(12) Oversettelse av europeisk patentskrift

Transcription

NO/EP2648636
(12) Oversettelse av
(11) NO/EP 2648636 B1
europeisk patentskrift
(19)
NORGE
NO
(51) Int Cl.
A61B 18/12 (2006.01)
A61B 18/00 (2006.01)
A61B 18/14 (2006.01)
A61B 18/18 (2006.01)
Patentstyret
(21)
Oversettelse publisert
2015.05.04
(80)
Dato for Den Europeiske
Patentmyndighets
publisering av det meddelte
patentet
2014.12.03
(86)
Europeisk søknadsnr
11794842.2
(86)
Europeisk innleveringsdag
2011.12.07
(87)
Den europeiske søknadens
Publiseringsdato
2013.10.16
(30)
Prioritet
2010.12.10, GB, 201021032
(84)
Utpekte stater
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB
GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO
PL PT RO RS SE SI SK SM TR
(73)
Innehaver
Creo Medical Limited, The Granary Manor Farm Stratton on the Fosse, Radstock
BA3 4QF, GB-Storbritannia
(72)
Oppfinner
HANCOCK, Christopher Paul, Goldney HouseThe AvenueCombe Down, Bath BA2
5EH, GB-Storbritannia
(74)
Fullmektig
Zacco Norway AS, Postboks 2003 Vika, 0125 OSLO, Norge
(54)
Benevnelse
(56)
Anførte
publikasjoner
ELEKTROKIRURGISK ANORDNING FOR RF- OG MIKROBØLGELEVERING
EP-A1- 2 253 286
US-A1- 2006 155 270
US-A1- 2010 082 083
US-A1- 2010 286 686
US-A1- 2010 296 977
US-B1- 6 582 427
NO/EP2648636
1
ELEKTROKIRURGISK ANORDNING FOR RF- OG MIKROBØLGELEVERING
TEKNISK FELT
5
Oppfinnelsen vedrører elektrokirurgiske anordning i hvilken radiofrekvens- og
mikrobølgefrekvens-energi anvendes for å behandle biologisk vev. Særlig
vedrører oppfinnelsen kirurgisk anordning som er i stand til å generere
radiofrekvens (RF)-energi for å kutte vev og mikrobølgefrekvens-energi for
hemostase (dvs. lukke ødelagte blodkar ved å fremme blodkoagulering),
10
og/eller, i kombinasjon med en gasstrøm, ved å anvende RF-energien og
mikrobølgefrekvens-energien til å tenne og opprettholde et plasma, som kan
anvendes til kutting eller sterilisering av vev.
BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN
15
Kirurgisk reseksjon er et middel for å fjerne stykker av svært vaskulære organer
fra kroppen til mennesker eller dyr, så som leveren eller milten. Når vev kuttes
(deles eller snittes) skades eller spekker små blodkar kalt arterioler. Innledende
blødning etterfølges av en koaguleringskaskade hvor blodet blir til en klump i et
20
forsøkt på å tette blødningspunktet. Under en operasjon er det ønskelig for en
pasient å tape så lite blod som mulig, så ulike innretninger er utviklet i et forsøk
på å tilveiebringe blodfri kutting.
For
25
eksempel
kombinerer
Hemostatix®
Thermal
Scalpel
System
(http://www.hemostatix.com) et skarpt blad med et hemostatisk system. Bladet
er overtrukket med et plastmateriale og forbundet med en varmeenhet som
kontrollerer bladets temperatur. Intensjonen er at det oppvarmede bladet skal
kauterisere vevet idet det kuttes.
30
Andre kjente innretninger som kutter og stopper blødning samtidig, anvender
ikke blad. Noen innretninger anvendelse radiofrekvens (RF)-energi for å kutte
og/eller koagulere vev. Andre innretninger, for eksempel harmoniske skalpeller,
anvender en raskt vibrerende tupp for å kutte vev, og kan tilveiebringe en grad
av koagulering.
35
Fremgangsmåten for kutting ved hjelp av RF-energi opererer ved hjelp av
prinsippet om at når en elektrisk strøm passerer gjennom en vevsmatriks
NO/EP2648636
2
(hjulpet av cellenes ioneinnhold), vil impedansen til elektronstrømmen over
vevet, generere varme. Når en ren sinusbølge brukes på vevsmatriksen,
genereres det nok varme i cellene til å fordampe vevets vanninnhold. Det er
således en enorm økning i cellens indre trykk, som ikke kan kontrolleres av
5
cellemembranen, noe som resulterer i at cellen sprekker. Når dette forekommer
over en vidt område kan det ses at vev er snittet.
Mens prinsippene ovenfor fungerer fint i magert vev, er det mindre effektivt i
fettvev, fordi det er færre ioniske bestanddeler som bistår passasjen av
10
elektroner. Dette betyr at energien som trengs for å fordampe cellenes innhold,
er mye større, ettersom den latente varmen for fordamping av fett er mye større
enn for vann.
RF-koagulering opererer ved å bruke en mindre effektiv bølgeform på vevet,
15
hvorved celleinnholdet, i stedet for å fordampes, varmes opp til rundt 65 °C.
Dette tørker ut vevet ved desikkering og denaturerer også proteinene i veggene
av kar og kollagenet som utgjør celleveggen. Denaturering av proteinene virker
som en stimulus til koaguleringskaskaden, så levring forsterkes. Samtidig
denatureres kollagenet i veggen og endres fra et stavlignende molekyl til en
20
kveil, noe som får karet til å trekke seg sammen og reduseres i størrelse, noe
som gir klumpen et forankringspunkt og et mindre område å tette.
RF-koagulering er imidlertid mindre effektiv når fettvev er tilstedeværende fordi
den elektriske effekten er svekket. Det kan således være svært vanskelig å lukke
25
fete blødere. I stedet for å ha rene hvite rander, har vevet et sortnet, brent
utseende. I vaskulære organer så som leveren finnes også en varmesenkeeffekt
ettersom store fluidvolumer perfunderer gjennom vevet.
I praksis kan en RF-innretning operere ved hjelp av en bølgeform med en
30
middels spissfaktor som er midtveis mellom en kutte- og koaguleringsytelse.
Leveren er svært vaskularisert, og for pasienter med cancere andre steder i
kroppen blir den ofte et sete for sekundær cancer. Store tumorer eller områder
som er rammet av tallrike mindre tumorer, må reseseres for å stoppe
35
spredningen av cancer gjennom organet, hvis funksjon allerede kan være
angrepet på grunn av administreringen av kjemoterapimiddel. På grunn av
konsentrasjonen av blodkar i leveren, er kirurgi der normalt assosiert med store
NO/EP2648636
3
blodtap som krever overføring av store mengder blod. Når blødning begynner i
leveren kan den være vanskelig å stoppe. En argonstrålekoagulator er ett
eksempel på en kjent innretning som kan anvendes for å forsøke å stoppe
blødningen – denne innretningen fremkaller overflatekoagulering.
5
WO 2008/044000 beskriver kirurgisk reseksjonsanordning tilpasset til å kutte og
lukke
svært
vaskularisert
vev,
så
som
leveren
eller
milten,
samtidig.
Anordningen omfatter en kilde til mikrobølgestråling som er koblet til et kirurgisk
instrument som har en antenne assosiert med et blad til kutting av biologisk
10
vev, hvori antennen er anordnet til kontrollerbart å levere mikrobølgeenergi fra
kilden til et område hvor bladet kutter gjennom vev. Mikrobølgeenergien kan
koagulere blod for å i realiteten lukke blodstrømmen i området som kuttes. WO
2008/044000 foreslår anvendelsen av høye mikrobølgefrekvenser (f.eks. 10 GHz
eller høyere), som gir en bestemt fordel fremfor anvendelsen av kjent lavere
15
mikrobølgefrekvenssystemer og radiofrekvens (RF)-systemer på grunn av
energiens begrensede penetrasjonsdybde ved bestråling, og evnen til å sette
små skarpe bladkonstruksjoner i stand til å stråle energi effektivt ut i vevet for å
lukke blodstrøm ved å være i stand til å produsere jevne felter langs bladets
lengde og samtidig være i stand til å kutte gjennom vevet for å fjerne stykker av
20
sykt eller cancerøst vev.
Hindring av blødning ved forhåndsbehandling, dvs. behandling av vevet for å
lukke blodkar før transeksjon, er også viet oppmerksomhet. I én kjent innretning
settes to linjer av RF-energiemitterende nåler inn i levervevet for å utføre in-
25
line-lukking. Ideelt sett er RF-energi tilstrekkelig til å lukke vevet gjennom hele
leverens tykkelse. Blodforsyningen til området som snittes er således i realiteten
skåret av. Når vevet deretter kuttes gjennom med et blad, er det ingen
blødning.
30
Kar på opptil 7 mm i diameter kan også lukkes ved hjelp av RF-energi i en
innretning som også kan påføre trykk. Karet holdes i en klemmeinnretning
(f.eks. tang eller lignende). Trykk som utøves på karet får karveggenes innhold
til å skyves ut lateralt, hvorved den ytterveggen og innerveggen av én side
nærmer seg den andre sidens inner- og yttervegg. Påføring av RF-energi på
35
dette punktet denaturerer veggmatriksens kollagen, og det blander seg før det
låses på plass etter som vevet desikkeres fullstendig. Når trykket frisettes,
holder den nylig dannede strikturen seg på plass, noe som betyr at karet kan
NO/EP2648636
4
deles, ved å kutte gjennom karet på den efferente siden ved hjelp av et skarpt
blad eller lignende. Ny kollagenvekst finner sted gjennom den sammenfiltrede
massen, slik at strikturen holder seg på plass.
5
US 6,582,427 beskriver et elektrokirurgisystem ifølge innledningen til krav 1 og
som er anordnet til å generere både RF-energi (typisk med en frekvens på
1 MHz) og mikrobølgeenergi (typisk med en frekvens på 2,45 GHz) for operasjon
i en kuttemodus eller en koaguleringsmodus.
10
EP
2
253
286
beskriver
et
mikrobølgeablasjonssystem
i
hvilket
en
impedansmåling i vev oppnås ved hjelp av et RF-tilbakekoblingssignal, som
anvendes til å justere utgangen av en mikrobølgegenerator.
US
15
2010/0286686
beskriver
kirurgisk
reseksjonsanordning
som
har
en
behandlingskanal og en målekanal for føring av mikrobølgeenergi fra en kilde til
en antenne på en kuttekant av en sonde.
US
2010/0082083
beskriver
et
system
for
levering
og
måling
av
mikrobølgeenergi, som har en tuner for justering av kretsens impedans basert
20
på en bestemt feiltilpasning i impedans.
KORT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN
På sitt mest generelle foreslår den foreliggende oppfinnelsen et kontrollsystem
25
for en elektrokirurgisk anordning, i hvilket energileveringsprofilen for både RFenergi og mikrobølgeenergi som leveres til en sonde, stilles inn på grunnlag av
avsøkt spenningsog strøminformasjon om RF-energi som føres til sonden og
avsøkt informasjon om fremoverrettet og reflektert kraft for mikrobølgeenergien
som føres til og fra sonden. Særlig kan kontrollsystemet avlede (dvs. ekstrahere
30
eller på annen måte bestemme) informasjon, fra den avsøkte spenningsog
strøminformasjonen om RF-energi, som viser RF-energiens spenningsamplitude
og strømamplitude (f.eks. topp- og gjennomsnittsverdier). På lignende måte kan
kontrollsystemet avlede (dvs. ekstrahere eller på annen måte bestemme)
informasjon, fra den avsøkte informasjonen om fremoverrettet og reflektert kraft
35
av mikrobølgeenergi, som viser den leverte kraftamplituden. Det kan også være
mulig å avlede informasjon, fra den avsøkte spenningsog strøminformasjonen
om RF-energien, som viser en faseforskjell mellom RF-energiens spenningsog
NO/EP2648636
5
strømkomponenter. På lignende måte kan kontrollsystemet avlede informasjon,
fra den avsøkte informasjonen om den fremoverrettede og reflekterte kraften av
mikrobølgeenergien, som viser en faseforskjell derimellom.
5
Energileveringsprofil kan heri bety bølgeformens form med hensyn til spenningstrøm og tid for RF-energien og kraftnivå og tid for mikrobølgeenergien. Kontroll
over energileveringsprofilen gjør det mulig å gjennomføre en rekke terapeutiske
anvendelser.
10
Ifølge oppfinnelsen tilveiebringes en elektrokirurgisk anordning som fremsatt i
krav 1.
Systemet kan således konfigureres til å tilveiebringe ytterligere kontroll over
elektrokirurgisk
15
anordning
som
er
i
stand
til
å
elektromagnetisk stråling for å kutte biologisk vev
sende
radiofrekvent
og elektromagnetisk
mikrobølgestråling for hemostase eller lukking eller koagulering eller ablasjon av
vev.
Kontrolleren kan betjenes til å velge en energileveringsprofil enten på grunnlag
20
av det mottatte RF-deteksjonssignalet og/eller mikrobølge-deteksjonssignalet,
f.eks. på en måte med svar i sanntid, eller fra liste over én eller flere
forhåndsbestemt energileveringsprofil assosiert med en kjent effekt på vev. For
eksempel kan en forhåndsinnstilt energileveringsprofil for kutting av vev omfatte
å levere RF-EM-energi med kontinuerlig bølge (continuous wave, CV) med en
25
400 V toppamplitude ved et kraftnivå på 30 W. I et annet eksempel kan en
forhåndsinnstilt
energileveringsprofil
for
koagulering
omfatte
å
levere
mikrobølge-EM-energi med kontinuerlig bølge (CW), ved et kraftnivå på 25 W.
Mer generelt kan det, for å oppnå kutting av vev i tørre omgivelser, ønskelig å
30
levere en 500 kHz kontinuerlig sinusoidal bølgeform med en toppspenning med
amplitude 400 V og en kraftinnstilling på 40 W, mens det, for å oppnå kutting av
vev i våte omgivelser, kan være ønskelig å levere ett eller flere støt av 500 kHz
energi med en toppspenning på 4000 V, med en toppkraft på 200 W og en
impulssyklus på 10 %, som kan settes opp i den form hvorved PÅ-tiden er 10 ms
35
og AV-tiden er 90 ms. Denne typen pulsert energileveringsprofil kan sørge for at
energien som passerer til vevet snarere enn å forårsake uønsket oppvarming av
det omgivende fluidet. For effektiv vevskoagulering i tørt vev, kan CW-
NO/EP2648636
6
mikrobølgekraft leveres til vev ved et RMS-kraftnivå på 30 W. For koagulering i
våte omgivelser, kan mikrobølgekraften være pulsert, f.eks. ha en toppkraft på
100 W med en 30 % impulssyklus.
5
Andre bølgeformer som fremkaller ønskede terapeutiske affekter på vev, kan
inkludere en kombinasjon av RF- og mikrobølgeenergi som leveres i CW og
pulserte formater, lignende dem beskrevet ovenfor. RF- og mikrobølgeenergien
kan leveres samtidig der mikrobølgeenergien modulerer RF-energien. En CW-RFprofil med 400 V topp 500 kHz kan moduleres med et 10 W CW 5,8 GHz
10
mikrobølgesignal
for
å
fremkalle
en
grad
av
vevskoagulering
under
reseksjonsprosessen, for å redusere blødning når et organ eller et stykke av et
organ fjernes.
Kontrollsystemet kan omfatte en dedikert målekanal, for å levere energi
15
(foretrukket mikrobølgeenergi) med et lavt kraftnivå (f.eks. 10 mW eller
mindre). Systemet kan således gjøre målesignaler tilgjengelige fra en kanal som
ikke leverer terapeutiske effekter, dvs. bølgeformen eller energileveringen til vev
kan kontrolleres på grunnlag av lavkraftmålinger gjort ved hjelp av en kanal som
ikke er involvert i levering av terapeutiske effekter på vev. Målekanalen kan
20
være anvende den samme kilden som mikrobølgekanalen. Systemet kan være
svitsjbart slik at mikrobølgeenergi leveres enten gjennom målekanalen (i en
"målemodus") eller gjennom mikrobølgekanalen (i en "behandlingsmodus").
Alternativt kan mikrobølgekanalen være svitsbar mellom en modus med lav kraft
(til måling) og en modus med høy kraft (til behandling). I dette arrangement er
25
det ikke behov for en separat målekanal.
I målemodus, ved hjelp av mikrobølgekanalen, kan det være ønskelig å overføre
et signal med kraft, f.eks. 10 mW (10 dBm) eller mindre, i et kontinuerlig bølge
(CW)-format og undersøke det reflekterte energisignalet fra hvilket fase- og
30
størrelsesinformasjon vedrørende den inneværende tilstanden til vevet eller
vevstypen som er i kontakt med sonden, kan hentes ut (f.eks. av en
signaldetektor for mikrobølgemåling for å avsøke fremoverrettet og reflektert
kraft på målekanalen og generere et mikrobølge-deteksjonssignal derfra som
viser størrelsen og fasen av mikrobølgekraft som leveres av sonden). Denne
35
måleinformasjon kan hentes ut samtidig som RF-energi med høyere kraft, f.eks.
på 50 W (47 dBm) eller mer, leveres i vevet for å fremkalle terapeutiske
effekter. Måleinformasjonen kan anvendes for å bestemme den optimale RF-
NO/EP2648636
7
energileveringsprofilen å anvende, for å bestemme når det er ønskelig å
mikrobølgekraft med høyere kraft, f.eks. på 40 W (46 dBm), i vev f.eks. for å
koagulere et sprukket kar.
5
Systemet kan konfigureres til å forsyne energi for kutting og koagulering av vev
samtidig (f.eks. en mikset eller blandet modus) eller det kan betjenes
selvstendig, hvorved RF- og mikrobølgeenergien leveres til sonden under
manuell brukerkontroll (f.eks. på grunnlag av betjening av fotkontaktpedal) eller
automatisk på grunnlag av målt fase- og/eller størrelsesinformasjon fra RF-
10
og/eller mikrobølgekanalen. Systemet kan anvendes til å utføre ablasjon og
kutting av vev. I tilfellet hvor mikrobølge- og RF-energi leveres samtidig, kan
enten
eller
både
RF-
og
mikrobølgeenergi
returnert
til
de
respektive
generatorene, anvendes med høy kraft eller lav kraft for å kontrollere
energileveringsprofilen. I dette tilfellet kan det være ønskelig å foreta målinger
15
under AV-tiden når energileveringsformatet pulseres.
En fordel ved å foreta målinger av returnert energi på en frekvens som er
signifikant forskjellig, dvs. med minst fire størrelsesordener, fra den terapeutiske
energien, er at energien fra kilden som leverer de terapeutiske effektene kan bli
20
effektivt sperret (f.eks. ved hjelp av filtre) fra å komme inn i målekanalen. For å
sikre at det kraftige RF-energisignalet ikke rammer målesystemet av mikrobølge
med lav kraft, er et høypass- eller båndpassfilter inkludert i systemet og plassert
ved inngangen til målekanalen. Dette filteret vil la mikrobølgesignalet med lav
kraft bli overført til vevet, og det reflekterte mikrobølgesignalet bli mottatt ved
25
detektoren, men vil sperre det kraftige RF-signalet. Det er ønskelig at filteret har
en skarp dempning, dvs. 60 dB til 80 dB per titall eller mer, for å sikre at så mye
som mulig av RF-energien avvises.
Målekanalen kan omfatte en separat lavkraft-transceiver (eller en lavkraft-
30
transmitter
og
en
heterodyn
mottaker)
for
å
hente
ut
fase-
og/eller
størrelsesinformasjonen fra målesignalet. Denne enheten kan svitsjes i på
mikrobølgekanalen når den kraftige mikrobølgekilden ikke er i anvendelse.
I
35
én
utførelsesform
tilpasningsnettverk
for
kan
å
oppfinnelsen
fremme
effektiv
inkludere
et
overføring
radiofrekvens-
av
radiofrekvent
elektromagnetisk stråling til vev. Således kan et energileveringssystem være
tilveiebrakt
i
hvilket
fastfrekvenskilder
anvendes
for
å
skape
RF-
og
NO/EP2648636
8
mikrobølgeenergien, og i hvilket variabel elementavstemming benyttes for å
tilpasse RF-energien til biologisk vev. Informasjon fra målekanalen kan anvendes
for å bestemme justeringen av avstemmingselementer på enten mikrobølgeeller RF-kanalen (når avstemming er inkludert i det bestemte arrangementet av
5
det elektrokirurgiske systemet) for å tilveiebringe dynamisk krafttilpasning
mellom sonden (energileveringssystem) og vevet, noe som sikrer effektiv og
kontrollerbar energioverføring mellom det elektrokirurgiske systemet og det
biologiske vevet.
10
I en ytterligere utvikling kan anordningen ifølge oppfinnelsen kan også ha evnen
til å tenne og opprettholde plasma på et behandlingssted som del av en
foretrukket returvei for den radiofrekvente elektromagnetiske strålingen, dvs.
når den er tent er plasmaets impedans lav og tilveiebringer den foretrukne
returveien for RF-strømmen å strømme. Når plasma anvendes for å kutte vev, er
15
applikatorens tupp nær vevets overflate, mens applikatoren er i kontakt med
vevet når RF-energi anvendes for å kutte vev. Plasmaet som produseres av
generatoren beskrevet i denne oppfinnelsen, kan også anvendes til å koagulere
og dampbehandle vev, f.eks. kan avstanden mellom applikatorens distale ende
og
20
vevets
overflate
være
0,5 cm
til
1,5
cm
for
å
utføre
effektiv
overflatekoagulering. Det å kunne forsyne en kombinasjon av mikrobølge og RFenergi muliggjør en høy grad av kontroll over det termiske eller ikke-termiske
plasmaet produsert i applikatorens distale ende.
Systemet kan inkludere en energitransportkonstruksjon anordnet til å overføre
25
og motta mikrobølge- og RF-signaler for la både RF- og mikrobølgeenergi bli
transportert langs én enkelt kanal (kabelsammenstilling) til en enkelt applikator
(sonde) og la kontrollsignaler på de utvalgte RF- og mikrobølgefrekvensene bli
detektert og passert til kontrolleren, som utgjør en del av det elektrokirurgiske
systemet, for å gjøre at RF- og mikrobølgeenergien som leveres til biologisk vev,
30
blir levert effektivt og på en kontrollert måte.
Sondens distale ende kan omfatte en topolet emisjonskonstruksjon omfattende
en første leder, romlig separert fra en andre leder, der den første og andre
lederen er anordnet til å virke: som henholdsvis aktive og returelektroder for å
35
føre RF-EM-strålingen ved ledning, og som en antenne for å stråle ut
mikrobølge-EM-strålingen.
Således
kan
systemet
være
anordnet
til
å
tilveiebringe en lokal returvei for RF-energi, dvs. en lavimpedansvei for RF-
NO/EP2648636
9
energi som skal transporteres mellom den første og andre lederen, som er del av
sonden. Det dielektriske materialet som separerer lederne kan tilveiebringe en
lokal returvei, eller et plasma kan genereres i nærheten av lederne for å
tilveiebringe den lokale returveien. RF-kutting av vev kan produseres av et fast
5
dielektrisk materiale som separerer den første og andre lederen, hvor det
dielektriske materialets tykkelse er liten, dvs. mindre enn 1 mm, og den
dielektriske konstanten er høy, dvs. større enn for luft. Dette arrangementet kan
tilveiebringe den nødvendige foretrukne returveien for strømming av strømmen.
Som nærmere forklart nedenfor, kan dette arrangementet også være delvis fylt
10
med luft eller en gass (eller en blanding av gasser) og inneholde gasstilførselsrør
for å la luft eller gass komme inn i (og muligens forlate) konstruksjonen for å
tillate dannelse av ikke-termisk plasma for å sterilisere vev eller dannelse av
termisk plasma for å utføre overflatekoagulering / -ablasjon eller kutting av vev.
Sonder som er i stand til å motta gass med det formål å skape en plasma, er
15
beskrevet i WO 2009/060213. Alternativt kan gasstilførselsrørene også anvendes
til å levere saltløsning (eller andre fluid) til behandlingsstedet.
Systemet kan operere ved å "se" applikatoren annerledes avhengig av hvorvidt
RF- eller mikrobølgeenergi leveres dertil. Således kan RF-kanalen (og særlig RF-
20
tuneren
under
kontroll
av
kontrolleren)
behandle
applikatoren
som
et
konsentrert element, f.eks. en kondensator analysert ved hjelp av konvensjonell
kretsteori. I motsetning kan mikrobølgekanalen behandle applikatoren som et
fordelt
element
modeller
ved
hjelp
av
EM-feltanalyse
og
passende
feltsimuleringsverktøy. Som drøftet nedenfor, kan mikrobølgekanalen ha sin
25
egen tuner (f.eks. impedansregulator) eller den kan forhåndstilpasses til
antennens
impedans.
RF-tuneren
kan
være
et
middel
for
justering
av
spenningen og strømmen som leveres i vev for å sikre at effektiv kutting av vev
forekommer både i tørre og våte omgivelser.
30
Som nevnt ovenfor, kan tilførselskonstruksjonen omfatte et nettverk som gjør at
både RF- og mikrobølgeenergi kan leveres langs en enkelt kanal inn i
applikatoren. I denne situasjonen kan RF-kanalen og mikrobølgekanalen omfatte
fysisk
separate
signalveier
fra
henholdsvis
RF-signalgeneratoren
og
mikrobølgesignalgeneratoren, der den separate signalveien på RF-kanalen er
35
isolert
fra
mikrobølge-EM-strålingen
og
den
separate
signalveien
på
mikrobølgekanalen er isolert fra RF-EM-strålingen. Isoleringen kan tilveiebringes
NO/EP2648636
10
av et passende konfigurert lavpassfilter på RF-kanalen og et passende
konfigurert høypassfilter på mikrobølgekanalen.
Der
5
det
er
separate
kanaler
kan
tilførselskonstruksjonen
inkludere
en
kombinasjonskrets, f.eks. en signalkombinator eller duplekser-diplekserenhet,
som har en første inngang forbundet med den separate signalveien på RFkanalen, en andre inngang forbundet med den separate signalveien på
mikrobølgekanalen, og en utgang forbundet med en felles signalvei for føring av
RF-EM-strålingen og mikrobølge-EM-strålingen separat eller samtidig til sonden
10
langs en enkelt kanal. For eksempel kan en toveis diplekser- eller en duplekserdiplekserkrets anvendes. Signalkombinatoren (f.eks. toveis diplekser) kan
implementeres som en åpen mikrostripkrets. Et lavpassfilter og/eller et
høypassfilter kan være integrert i mikrostripkretsen for henholdsvis å hindre
mikrobølge-EM-strålingen i å lekke ut den første inngangen og for å hindre RF-
15
EM-strålingen i å lekke ut fra den andre utgangen. I én utførelsesform kan
signalkombinatoren omfatte en bryterinnretning, f.eks. et relébryterarrangement
eller
koaksialbryterarrangement,
som
forbinder
enten
RF-kanalen
eller
mikrobølgekanalen til sonden. I denne utførelsesformen holdes RF-EM-strålingen
og
20
mikrobølge-EM-stråling
separat
fra
hverandre.
Bryterinnretningen
kan
anordnes til å veksle raskt, hvorved sonden mottar vekslende korte støt av RFEM-stråling og mikrobølge-EM-stråling. Et slikt signal kan betraktes som så å si
samtidig.
Med dette arrangementet kan RF-kanalen og mikrobølgekanalen dele en felles
25
porsjon. Signalkombinatoren kan være anordnet til å motta signaler på to
separate frekvenser (dvs. RF-frekvensenergien og mikrobølgefrekvens-energien)
og sende dem ut (enten lagt sammen eller separat) fra en enkelt utgangskanal
(f.eks. kabelsammenstilling, så som en koaksialkabel, bølgeleder-sammenstilling
(fleksibel / som kan snos) eller snodd par). Signalkombinatoren kan operere i
30
begge retninger, dvs. den kan la fremoversignaler (fra RF- og mikrobølgeenergikilder) gå til sonden, og kan la signaler inneholdende informasjon
vedrørende reflektert
energi
gå i
omvendt retning for
signalmåling og
systemkontroll, dvs. for å skjelne informasjon vedrørende det biologiske vevet i
kontakt med den kirurgiske antennens strålestykke, eller for å kontrollere
35
energidosen som leveres til det biologiske vevet, dvs. for å ha en sikker margin.
Informasjonen kan anvendes for å innlede en kraftreduksjon, dvs. fra 100 % til
10 % i et kort tidsrom, dvs. 1 ms, for å hindre at det forekommer uønsket skade
NO/EP2648636
11
på behandlingsstedet. Informasjonen som går tilbake til generatoren behandles
av kontrolleren f.eks. for å detektere det reflekterte signalets størrelse
(spenning,
strøm,
fremoverrettet
eller
reflektert
kraft)
og/eller
fase
sammenlignet med det fremovergående signalet. Denne informasjon kan
5
anvendes til å kontrollere systemet, f.eks. for å sørge for at kraften som leveres
til vev, er den samme som kraftnivået som etterspørres av brukeren og/eller for
å utføre konjugert tilpasning for å sørge for at kraften som er tilgjengelig ved
kilden, er den samme som den som leveres til vevlasten (mindre systemtap,
dvs. tap ved innsetting av kabelsammenstillingen og sonden osv.).
10
Anordningen kan ha en dynamisk RF-tuner som opererer ved å justere
reaktansen (induktans og/eller kapasitans) av et avstemmingsnettverk med
konsentrerte
elementer.
Formålet
med
RF-tuneren
er
å
skape
et
tilpasningsnettverk i hvilket anordningens bulkimpedans (som ses i sondens
15
distale ende) er det komplekse konjugatet av vevets impedans. Når tilpasning
forekommer kan overføringen av kraft til vev og følgelig effektiviteten av
vevskuttefunksjonen/-handlingen
maksimeres/optimaliseres.
Tilpasningsprinsippet i oppfinnelsen kan være basert på tilpasning av en tenkt
serie-RLC-krets med en tenkt parallell RLC, i hvilken seriereaktansen og
20
parallellreaktansen er justerbar og i hvilken seriemotstanden representerer den
reelle delen av anordningens impedans, og parallellmotstanden representerer
den reelle delen av vevets impedans. Ved å avstemme selve reaktansen, kan
anordningen betjenes ved hjelp av en fast frekvenskilde, som kan forbedre
signalstabilitet og samlet kontroll.
25
Signalkombinatoren kan la RF- og mikrobølgesignalene på separate (dvs. ikketilgrensende) frekvenser bli overført fra en enkelt port (diplekserhandling) mot
sonden, enten separat eller samtidig. Foretrukne vevseffekter kan fremkalles ved
å levere energi på to ulike frekvenser samtidig, dvs. feltet fra én kilde kan tilføye
30
konstruktivt eller destruktivt for å fremkalle forsterkede vevseffekter. Disse kan
inkludere: samtidig kutting og koagulering for å øyeblikkelig stanse blødning av
sprukne blodkar under en reseksjonsprosedyre, eller impulser med høy
amplitude (eller impulsrekker) for å muliggjøre effektiv kutting/koagulering i
våte omgivelser, hvor CW-bølgeformer med lavere amplitude kan få oppvarming
35
av fluid til å forekomme.
I
ett
eksempel
kan
RF-kanalen
omfatte
en
RF-kraftkilde
koblet
til
NO/EP2648636
12
signalkombinatoren, som kan inkludere et lavpassfilter for å hindre den
høyfrekvente mikrobølgeenergien i å gå tilbake til RF-kraftkilden med lavere
frekvens, og et høypassfilter for å hindre RF-energi en med lavere frekvens i å
gå tilbake til mikrobølgeenergikilden med høyere frekvens, noe som ellers vil
5
kunne
forårsake
skade
på
utgangstrinntransistorene
anvendt
i
denne
utformingen av både RF- og mikrobølgekilder.
Innretningen kan anvendes i generell kirurgi (åpen eller laparoskopisk) hvor
spenningsog/eller strøminformasjonen fra RF-stadiet og informasjonen om
10
reflektert og/eller fremoverrettet kraft fra mikrobølgestadiet anvendes for å
kontrollere energileveringsprofilene som produseres av leveringstrinnene for RFog
mikrobølgeenergi.
mikrobølgekanalen
er
mikrobølgetransceiveren
15
For
eksempel,
mellom
med
-6 dB
lav
dersom
og
kraft
returtapet
-10
under
dB
som
(målt
ved
måles
på
hjelp
av
RF-kutteprosessen),
kan
kontrolleren gjenkjenne mikrobølge-deteksjonssignalet som tegn på en blødning.
Som respons kan mikrobølgekilden skrus på, og mikrobølgekraftnivået og/eller
impulssyklusen økes til blødningen er stanset (som angitt ved en endring i
returtapet målt fra det reflekterte signalet på mikrobølgekanalen og/eller
spennings-/strøminformasjonen fra RF-stadiet). Indikasjonen på inntredenen av
20
en blødning kan også tilveiebringes av spennings-/strøminformasjon (f.eks.
topp-
og
gjennomsnittsverdier)
målt
ved
hjelp
av
RF-stadiet
under
kutteprosessen. I dette tilfellet kan RF-energien, så snart endringen i målt
spenning/strøm som indikerer en blødning er målt, trekkes tilbake, og
mikrobølgeenergien økes til blodstrømmen er stanset med hell. Det kan være
25
foretrukket å levere RF- og mikrobølgeenergi samtidig, hvori én energikilde
opererer i opererer i målemodusen med lav kraft, og den andre kilden forårsaker
terapeutiske vevseffekter, samt tilveiebringe måleinformasjon, for å tilveiebringe
mer informasjon til kontrolleren for å sette kontrolleren i stand til å gjøre den
nødvendige justeringen av energileveringsprofilen. Vevsmålingene med lav kraft
30
kan gjøres under AV-tiden når en pulsert bølgeform leveres for å fremkalle
terapeutiske vevsaffekter. Alternativt kan bølgeformen for CW-energilevering
avbrytes mens vevstilstandsmålinger foretas.
Oppfinnelsen kan være særlig egnet i gastrointestinale (GI) prosedyrer, f.eks. for
35
å fjerne polypper på tarmen, endoskopisk submukosal reseksjon. Oppfinnelsen
kan også passe for endoskopiske presisjonsprosedyrer, dvs. endoskopisk
NO/EP2648636
13
presisjonsreseksjon, og kan anvendes i øre-, nese- og halsprosedyrer og
leverreseksjon.
Signaldetektoren kan omfatte selvstendige detektorer for RF- og mikrobølge-EM5
strålingen. En utgangsstørrelse fra en RF-signaldetektor kan kun anvendes til å
kontrollere RF-tunerens justerbare reaktans. RF-signaldetektoren kan være på
RF-kanalen, og kan være anordnet til å måle spenning og strøm av RF-EMstråling på RF-kanalen (fra hvilken RF-deteksjonssignalet som viser amplitude
(f.eks. både topp- og gjennomsnitt) og/eller fase, kan hentes ut og anvendes for
10
å kontrollere energileveringskilden). RF-signaldetektoren kan være anordnet til å
kommunisere RF-signalinformasjon som viser RF-EM-strålingens spenning og
strøm, og et faseforhold mellom spenningen og strømmen til kontrolleren, der
kontrolleren er anordnet til å variere RF-tunerens justerbare reaktans på
grunnlag av den RF-signalinformasjonen. Forholdet mellom spenningen og
15
strømmen kan måles kan i form av faseforskjell, og denne informasjonen kan
anvendes til å indikere når den tilpassede tilstanden forekommer, eller
resonanspunktet oppnås, dvs. når faseforskjellen er 0°, er spenningen og
strømmen i fase, noe som innebærer at den kapasitive reaktansen er lik i
størrelse, men motstående i tegn som verdien av den induktive reaktansen, dvs.
20
-jωC=+jωL, hvor C er kapasitans i Farad, L er induktans i Henry og ω=2πf, hvor
f
er
frekvens
i
Hertz,
og
resonansfrekvensen
således
er
avstemmingsarrangementet beskrevet her, er resonansfrekvensen den utvalgte
arbeidsfrekvensen, dvs. 100 kHz eller 500 kHz, og så justeres verdiene av L og C
25
for å opprettholde resonanspunktet selv når verdiene for vevlast varierer under
vevets kutteprosess. Kontrolleren kan implementeres ved hjelp av en analog
løsning, i hvilken signaler som er proporsjonale med RF-EM-strålingens spenning
og strøm sendes inn i en fasesammenligner for å generere et signal som er
proporsjonalt med faseforskjellen mellom spenningen og strømmen. Kontrolleren
30
kan omfatte en selvjusterende tilbakekoblingssløyfe anordnet til å dynamisk
variere den justerbare reaktansen for å minimere faseforskjellen. Alternativt kan
signalene som er proporsjonale med RF-EM-strålingens spenning og strøm, og
signalet som er proporsjonalt med faseforskjellen mellom spenningen og
strømmen, formes (f.eks. spenningsklemmes, filtreres og/eller korrigeres) for å
35
være egnet som inngangssignal for en mikroprosessor eller mikrokontroller.
Kontrolleren kan således omfatte en mikroprosessor anordnet til å motta RF-
NO/EP2648636
14
signalinformasjonen, bestemme en justering av den justerbare reaktansen, og
generere og sende ut ett eller flere kontrollsignaler for å forårsake justeringen.
RF-signaldetektoren kan være anordnet til å måle spenning og strøm på RF5
kanalen ved en inngang og/eller en utgang av RF-tuneren eller ved en RFutgangsomformer som kan danne et utgangstrinn av RF-kraftkilden. Spenningen
kan måles ved hjelp av enten en bestandig eller reaktiv spenningsdeler eller ved
å
ta
av
en
vikling
av
(tappe)
den
primære
eller
sekundære
RF-
utgangsomformeren eller ved å inkludere en separat vikling på omformerens
10
primærsiden av omformeren. RF-signaldetektoren kan foretrukket inkludere en
spenningsdeler omfattende et par reaktive elementer (f.eks. kondensatorer eller
spoler) anordnet til å tillate måling av RF-signalinformasjon som viser RF-EMstrålingens spenning. Dette har den fordel å potensielt være praktisk talt
tapsfritt arrangement (selv om det naturligvis alltid vil være noe tap på grunn av
15
kondensatorens ekvivalente seriemotstand (equivalent series resistance, ESR),
men dette vil være ubetydelig så lenge det anvendes et dielektrisk materiale
med lavt tap).
Dessuten kan RF-tunerens justerbare reaktans omfatte den totale reaktansen til
20
paret med reaktive elementer. Med andre ord kan RF-tuneren og RFsignaldetektoren dele felles komponenter. Den totale reaktansen til paret med
reaktive elementer kan være variabel for å bistå RF-tunerens funksjon, mens
forholdet mellom reaktansene til paret av reaktive elementer opprettholdes for å
tilveiebringe funksjonen til den i det vesentlige tapsfrie spenningsdeleren.
25
RF-signaldetektoren kan inkludere en strømomformer på RF-kanalen for å tillate
måling av RF-signalinformasjon som er betegnende for strømmen som leveres i
vev. Strømomformeren (current transformer, CT) vil være i serie med utgangen
(på RF-utgangsomformerens primær- eller sekundærside) og kan omfatte en
30
liten ringkjerne dannet av komprimert jernstøv eller ferritt, en enkelt trådvinding
som CT-ens primærvikling, flere trådvindinger som CT-ens sekundærvikling, og
en lastmotstand over sekundærviklingen.
Den justerbare reaktansen kan inkludere en første variabel reaktans som er
35
serieforbundet
på
RF-kanalen,
og
en
andre
variabel
reaktans
som
er
parallellforbundet med RF-kanalen. Den første variable reaktansen kan være
rent induktiv eller kapasitiv. Den andre variable reaktansen kan være rent
NO/EP2648636
15
induktiv eller kapasitiv. Foretrukket er den første variable reaktansen induktiv,
og den andre variable reaktansen er kapasitiv og inkorporerer spenningsdeleren
nevnt ovenfor. Den variabel parallelle reaktansen kan være forbundet før eller
etter den variable seriereaktansen. Alternativt kan en variabel (eller fast)
5
shuntforbundet
reaktans
væreforbundet
før
og
etter
den
variable
seriereaktansen (tilveiebringer et alternativt avstemmingsarrangement eller
filterutforming). En variabel kapasitans kan oppnås ved å variere avstanden
mellom platene av en parallellplatekondensator, ved å variere verdien av relativ
permittivitet (eller dielektrisk konstant) av materialet mellom de to platene
10
(f.eks. ved å bruke et elektrisk felt på materialet), ved å variere platenes
overflateareal, dvs. ved å gli en bevegelig plate over en fast plate med luft eller
et dielektrisk materiale som separerer platene, ved å skape plasma mellom de to
platene og slå plasmaet på og av, eller ved bevegelse av den variable roterende
kondensatorens lameller.
15
En sammensatt effekt kan oppnås ved hjelp av et materialsjikt for å separere de
to platene som har en ikke-enhetlig dielektrisk konstant over sjiktets areal (eller
en fordeling av dielektriske konstanter over sjiktets areal, skapt ved å fremstille
sjiktet fra individuelle materialstykker med ulike dielektriske konstanter) og feste
20
dette materialsjiktet til én metallplate, mens arealet over hvilket en andre
metallplate kommer i kontakt med det dielektriske materialet / den første platen,
varierer. En ytterligere variasjon vil kunne oppnås ved å variere avstanden av
separasjon mellom platen med det avsatte materialsjiktet med ikke-enhetlig
dielektrisk konstant, og sjiktet som beveger seg over den første platen.
25
En variabel induktans kan oppnås ved å bevege et magnetisk materiale med en
relativ permeabilitet på mer enn enhet inn og ut av en lineær spolevikling, ved å
variere den relative permeabiliteten av et materiale inneholdt i en induktiv
trådspole, ved å variere antallet trådvindinger på en induktiv spole ved å
30
kortslutte
eller
svitsje
vindinger
inn
og
ut,
ved
å
variere
spolens
tverssnittområde, eller ved å åpne og lukke viklinger av en lineær spole, dvs.
ved å variere spolens lengde til å øke eller redusere avstanden mellom
tilgrensende
viklinger
induktansen L
eller
trådvindinger.
Ligningen
som
styrer
hvordan
varierer ved endring av de ovennevnte parameterne er
35
hvor µ0 er permeabiliteten av fritt rom, µr er den relative permeabiliteten, N er
antallet trådvindinger, A er tverrsnittarealet (m2) og ℓ er den induktive spolens
NO/EP2648636
16
lengde (m). Et kontrollsignal for den variable kapasitansen eller variable
induktansen kan deriveres fra den selvjusterende tilbakekoblingssløyfen nevnt
ovenfor.
5
Alternativt eller i tillegg kan hver av den første og andre variable reaktansen
omfatte en flerhet reaktive elementer, der hvert reaktive element har en fast
reaktans og er uavhengig svitsbart inn i eller ut av forbindelse med RF-kanalen
ifølge et respektivt kontrollsignal fra kontrolleren, dvs. elektronisk kontrollerte
brytere kan anvendes for å kortslutte en enkelt trådvinding eller flere
10
trådvindinger som danner en induktiv spole eller for å kortslutte parallellplatene
av kondensatorbanker anordnet i parallell- eller seriekonfigurasjon. Dette
arrangementet kan være egnet for anvendelsen av en digital kontroller. Det vil si
at kontrolleren kan omfatte en digital mikroprosessor programmert til å
bestemme en status for hvert av de respektive kontrollsignalene på grunnlag av
15
RF-signalinformasjonen
fra
signaldetektoren,
og
sende
ut
de
respektive
kontrollsignalene som tilsvarer de bestemte statusene.
For å sørge for at den tilgjengelige kraften fra RF-kilden leveres effektivt til
vevlasten, kan en shuntkapasitans (fast eller variabel og manuelt eller
20
automatisk justert) være forbundet over RF-utgangsomformerens primær- eller
sekundærspole for å utøve kraftfaktorkorreksjoner, hvor faseforskjellen mellom
spenningen
og
strømmen
ved
lasten
korrigeres,
dvs.
reduseres
til
en
minimumsverdi (ideelt bør spenningens og strømmens bølgeform være i fase),
ved å innføre en reaktans for å skifte spenningens eller strømmens fase.
25
Faseforskjellen mellom spenningen og strømmen avhenger av lasten, og således
kan dette korrigeres for dynamisk ved å variere kapasitansverdien ved hjelp av
én av fremgangsmåtene drøftet ovenfor. Kapasitansen er foretrukket justert slik
at spenning og strøm er i fase.
30
RF-kanalen kan omfatte en RF-signalgenerator som har et hvilket som helst
egnet arrangement for utsending av et RF-signal med en stabil frekvens som er
egnet for kutting av vev. RF-signalgeneratoren kan for eksempel omfatte en
oscillator (f.eks. en Clapp-oscillator) for generering av stabile RF-svingninger
som deretter forsterkes av en RF-forsterker. For å forenkle forsterkning kan
35
oscillatoren være anordnet til å drive en bryterenhet til å generere et stabilt
pulsert RF-signal. Forsterkeren kan være anordnet til å forsterke det pulserte RFsignalet. Forsterkeren kan inkludere en omformer, hvori bryterenheten er
NO/EP2648636
17
anordnet til raskt å svitsje AV/PÅ en spenning over en primærspole av
omformeren. Den svitsjede spenningen kan representere det pulserte RFsignalet. En sekundærspole av omformeren kan være anordnet til å sende ut en
forsterket versjon av det pulserte RF-signalet. Omformeren trenger imidlertid
5
ikke å tilveiebringe en forsterkerfunksjon. Den kan tilveiebringe DC-isolasjon
mellom generatoren og brukeren, dvs. danne en galvanisk - eller DCisolasjonsbarriere. Forsterkeren kan (i tillegg eller alternativt til omformeren)
inkludere et enkeltendet eller mottakt- eller halvbro- eller fullbroarrangement,
f.eks. implementert ved hjelp av kraft-MOSFET-er, BJT-er (bipolar junction
10
transistor), topolede transistorer med isolert port (insulated gate bipolar
transistor, IGBT) eller lignende.
Dersom oscillator- og forsterkerarrangementet opererer for å generere et RFpulsert (f.eks. kvadratbølge-) signal, inkluderer signalgeneratoren foretrukket et
15
lavpassfilter for å hente ut en enkelt sinusoidal utgangsstørrelse fra det svitsjede
eller
kvadratbølgesignalet
på
grunnfrekvensen,
dvs.
de
harmoniske
svingningene, f.eks. 3., 5., 7., osv. for å produsere en kvadratbølge, fjernes.
Den uthentede sinusoidale utgangsstørrelsen kan representere RF-EM-stråling
sendt ut fra signalgeneratoren til tilførselskonstruksjonen. I én utførelsesform
20
omfatter RF-EM-strålingen en topp-til-topp-spenning på 200–400 V som leveres i
et kontinuerlig bølgeformat på 500 kHz.
Signaldetektoren
kan
omfatte
en
reflektert
mikrobølgesignaldetektor
på
mikrobølgekanalen for måle mikrobølge-EM-strålingen som føres mellom sonden
25
og mikrobølgesignalgeneratoren, der mikrobølgesignaldetektoren er anordnet til
å kommunisere mikrobølgesignalinformasjon som viser størrelsen og/eller fasen
av reflektert mikrobølge-EM-stråling til kontrolleren, der kontrolleren er anordnet
til
å
variere
tunerens
justerbare
reaktans
på
grunnlag
av
den
mikrobølgesignalinformasjonen. Dersom tuneren ikke er inkludert i systemet, så
30
kan
spennings-
maksimumsverdier
eller
på
strømbåde
RF-
eller
og
kraftnivåene
økes
mikrobølgekanaler,
opptil
dvs.
sine
dersom
etterspørselen etter kraft i tuppen av sonden er 50 W og den reflekterte kraften
(iberegnet kabel- og sondetap) er 30 W, innebærer dette at kraften i
sondetuppen er 20 W, slik at kraften i forsterkeren må økes med 30 W for å
35
produsere de ønskede 50 W i sondetuppen. Dersom tapet ved innsetting av
kabelen og sonden er lik 25 W, innebærer dette at kraften som trengs fra kilden
for å levere 50 W til vev, er 105 W.
NO/EP2648636
18
Mikrobølgekanalen kan eventuelt omfatte en avstembar porsjon for tilpasning av
impedansen anordningens mikrobølgekanal-oppstilling med lasten som ses i
sondens
5
distale
ende.
impedansregulator
Følgelig
forbundet
kan
på
mikrobølgekanalen
omfatte
mikrobølgekanalen
en
mellom
mikrobølgesignalgeneratoren og sonden, der impedansenregulatoren har en
justerbar kompleks impedans som kan kontrolleres på grunnlag av den
detekterte fasen og/eller størrelsen av den reflekterte og/eller fremovergående
mikrobølgestrålingen. Signaldetektoren kan videre omfatte en fremoverrettet
10
mikrobølgesignaldetektor
på
mikrobølgekanalen
for
måle
mikrobølge-EM-
strålingen som føres mellom mikrobølgesignalgeneratoren og sonden. Et
arrangement tilsvarende det som er beskrevet i WO 2008/044000, kan
anvendes. Impedansenregulatoren kan for eksempel omfatte én eller flere
avstemmingsstubber, kraftvaraktorer eller PIN-dioder eller en enkelt mikrostrip15
eller båndbølgeleder- eller koaksiallinje-avstemmingstubb av varierende lengde,
som beveges langs en mikrostrip-, båndbølgeleder eller koaksiallinje, hvori
avstemmingsstubbens bevegelse langs linjen og variasjon i lengde er opptil en
halv bølgelengde på mikrobølge-EM-strålingens frekvens.
20
Målinger av størrelse- og/eller faseinformasjon av den fremoverrettede og
reflekterte mikrobølge-EM-stråling kan
gjøres
ved hjelp av
en
integrert
mikrobølge-transceiver, så som MAX2829ETN fremstilt av Maxim Integrated
Products.
En
fordel
med
denne
tilnærmingen
er
at
et
separat
lokalt
oscillatorsignal ikke må genereres uavhengig for å blande ned den detekterte
25
mikrobølge-EM-strålingens frekvens. Den integrerte transceiveren kan også
anvendes til å generere kildefrekvensen for mikrobølge-kraftforsterkeren, dvs.
på 5,8 GHz eller 14,5 GHz. En separat transceiver kan anvendes til å måle
fremoverrettet og reflektert stråling, eller den samme transceiver-integrerte
kretsen kan konfigureres til å fylle denne funksjonen ved å svitsje separate
30
kanaler inn og ut. Mikrobølgetransceiveren kan være anordnet til å motta
inngangssignaler fra én eller flere retningskoblere anordnet til å koble en fast
prosentandel, dvs. 1 % eller 10 %, av den fremoverrettede og reflekterte
på
mikrobølgekanalen
og
sende
ut
I-signaler
(synkrone) og Q (kvadraturfase)-signaler som representerer den reflekterte
35
og/eller
fremoverrettede
mikrobølge-EM-strålingens
størrelse-
og
faseinformasjon på en lav nok frekvens, dvs. 10 MHz, som kan anvendes av en
analog–digitalomformer som utgjør part av en DSP-enhet eller en standard
NO/EP2648636
19
mikrokontroller, som i sin tur representerer tilstanden til det biologiske vevet
som er i kontakt med sondens distale ende. Impedansenregulatoren kan
kontrolleres
av
kontrolleren
på
grunnlag
av
utgangssignalene
I
og
Q.
Impedansregulatoren kan være en bølgeledertuner som inneholder én eller flere
5
mekaniske avstemmingsstubber eller -staver som kan være dannet av et
metallmateriale eller dielektrisk materiale. Disse stavene beveges inn og ut av et
bølgelederhulrom for å tilpasse det biologiske vevets impedans til den strålende
vev med impedansen til den strålende applikatoren impedans (eller antennen).
10
Den første frekvensen kan være en stabil fast frekvens i området 10 kHz til
300 MHz, og den andre frekvensen kan være en stabil fast frekvens i området
300 MHz til 100 GHz. Den første frekvensen bør være høy nok til å hindre
energien i å forårsake nervestimulering og lav nok til å hindre energien i å
forårsake bleking eller unødvendig termisk margin eller skade på vevsstrukturen.
15
Foretrukne karakteristiske frekvenser for den første frekvensen inkluderer en
hvilken som helst eller flere av: 100 kHz, 250 kHz, 500 kHz, 1 MHz, 5 MHz.
Foretrukne karakteristiske frekvenser for den andre frekvensen inkluderer
915 MHz, 2,45 GHz, 5,8 GHz, 14,5 GHz, 24 GHz.
20
Som nevnt ovenfor, der RF-EM-stråling og mikrobølge-EM-stråling kan forsynes
til sonden samtidig, kan de anvendes på en komplementær måte for å skape et
plasma som kan bistå i anordningens kuttefunksjon og/eller lukkefunksjon
og/eller steriliseringsfunksjon. Særlig kan RF-kanalen konfigureres til å generere
et EM-felt med høy spenning i sondens distale ende, som er egnet for å tenne et
25
plasma, som deretter kan opprettholdes av mikrobølge-EM-strålingen. Avstanden
mellom de to platene (eller de to koaksialt anordnede lederne i en koaksialbasert
applikator) kan være slik at det elektriske feltet (V/m) som er opprettet mellom
de to platene (eller annet lederarrangement) av mikrobølgefeltet, er høyt nok til
å tenne og opprettholde plasmaet. Ved å tilveiebringe en kontrollert gasstrøm
30
(f.eks. luft eller en inert gass, så som argon) i dette området, kan kontrollerbart
plasma tennes og opprettholdes. Plasmaet som er generert for å tilveiebringe en
lokal returvei for RF-strømmer, kan være termisk eller ikke-termisk plasma.
Følgelig kan anordningen omfatte en gasstilførsel forbundet for å forsyne en
35
gasstrøm til sondens distale ende, hvori RF-EM-strålingen er justert til å tenne et
ledende gassplasma mellom den første og andre lederen i sondens distale ende,
og mikrobølge-EM-strålingen er anordnet til å opprettholde gassplasmaet,
NO/EP2648636
20
dersom gasstrømmen er tilstedeværende. I enkelte tilfeller kun RF- eller
mikrobølgefeltet være nødvendig.
Det å generere et plasma lokalt på en kontrollert måte mellom den første og
5
andre lederen av sonden gir fordeler med hensyn til pålitelighet og kontroll over
RF-energifordelingen, dvs. i et konvensjonelt system anvendes ofte saltløsning
for å skape returveien eller ledningsveien mellom den aktive elektroden og
returelektroden i et topolet arrangement. Dette kan være upålitelig, rotete og
ofte upraktisk å implementere.
10
Sonden som anvendes med systemet ifølge oppfinnelsen omfatter en topolet
antenne snarere enn et énpolet arrangement. Enpolede RF-systemer er uønsket
av følgende grunner:

15
pasienten utgjør en del av returveien, noe som kan føre til en forbrenning
eller skade på friskt vev på andre steder enn behandlingsstedet,

spenningene som kreves er høyere en dem som trengs ved hjelp av
topolet anordning, dvs. 4 kV topp sammenlignet med 400 V topp,

den eksterne kontaktflaten eller platen som trengs med et énpolet system
kan bli frakoblet fra pasienten, og således avbrytes energileveringen til
20
vev, eller den stopper fullstendig, og

når vevet blir brent, stopper strømmen å strømme gjennom vevet, og
dermed opphører kutting eller ablasjon eller koagulering eller desikkering.
Enpolet operasjon er særlig uønsket i gastrointestinale prosedyrer på
grunn av at RF-strømmen må passere gjennom tarmveggen, noe som
25
kan forårsake perforasjon. Den manglende evnen til å kontrollere
energileveringen i følsomme tynnveggede strukturer, så som tarmen, er
svært uønsket. Den selvstendige plasmareturveien ifølge oppfinnelsen gir
signifikant nytte når innretningen anvendes i områder av kroppen som er
vanskelige å få tilgang til.
30
Sondens topolede emisjonskonstruksjon kan omfatte en antennekonstruksjon i
hvilken gassen ledes ut av et uttak i sondens distale ende, eller konstruksjonen
kan inneholde to rør forbundet til den samme enden som der mikrobølge/RF35
energien kommer inn i konstruksjonen, dvs. den proksimale enden. I dette
arrangementet
kan
gassledningen
og
-uttaket
være
integrert
i
sondekonstruksjonen. I det stengte eller lukkede arrangementet kan et første
NO/EP2648636
21
rør anvendes til å tilføre gassen inn i konstruksjonen, og et andre pipe anvendes
til uthenting eller resirkulering, dvs. gassen kan også sirkuleres rundt sondens
periferi eller mellom lederne og returneres til den andre inntaksporten, dvs.
gassen sirkuleres i et stengt system. Gasstrykk- og/eller -uttakskonfigurasjonen
5
kan være anordnet til å skape en plasmalinje langs en kant av sonden i den
distale kanten av sonden. Sonden kan delvis eller helt omslutt plasmaet, noe
som kan sørge for at det opprettholdes i alle vevsomgivelser. Der plasmaet
eksponeres helt eller delvis for biologisk vev, kan det bidra til kuttehandlingen
eller anvendes for å utføre overflatekoagulering (dersom det er et termisk
10
plasma) eller sterilisere vevet (dersom det er et ikke-termisk plasma), således
vil sonden kunne anvendes i tre operasjonsmodi, nemlig: for å kutte vev, for å
koagulere eller foreta ablasjon av vev og for å sterilisere vev. Innretningen kan
også anvendes for å forårsake krymping av karvegger.
15
I én utførelsesform kan den topolede emisjonskonstruksjonen omfatte en planar
blokk av dielektrisk materiale (f.eks. keramikk eller kvarts), der den første og
andre lederen er ledende lag tilveiebrakt på motstående overflater av den
planare blokken. Denne konstruksjonen kan fremvise en enkelt kant i sondens
distale ende som omfatter et par ledende linjer separert av et dielektrisk
20
materiale. Denne kanten representere den "kuttende" kanten av instrumentet.
Kanten kan være sløv, f.eks. rundet, for å unngå fysisk utilsiktet eller uønsket
fysisk skjæring av vev.
Det ledende gassplasmaet kan anvendes for å løse problemer assosiert med
25
konvensjonelle énpolede elektrokirurgiske RF-systemer, hvor pasientens kropp
utgjør en del av kretsen, og strømmer (forskyvning) passerer gjennom kroppen.
For at dette skal virke, må pasienten være tilsluttet jord eller en returvei, f.eks.
via en kontaktflate som kan tilsluttes pasient, eller via en ledende sjikt som
pasienten kan ligge på. Disse konvensjonelle systemene kan forårsake lokale
30
forbrenninger dersom pasienten er kun delvis forbundet eller mangelfull RFenergikobling til vev.
Systemets steriliseringsevne kan være særlig nyttig når konstruksjonen settes
inn via en naturlig åpning, dvs. munn, urinrør, anus (som kan inneholde
35
bakterier), deretter gjennom et internt innsnitt i magen, vagina, blæren eller
kolon (som også kan inneholde bakterier) – denne kirurgiske teknikken er kjent
som kroppsåpningsbasert transluminal endoskopisk kirurgi (natural orifice
NO/EP2648636
22
transluminal endoscopic surgery, NOTES). Disse konstruksjonene kan også være
nyttige for anvendelse i transanal endoskopisk mikrokirurgi (TEM), som er en
relativt smertefri fremgangsmåte for fjerning av unormale rektale utvekster.
Denne behandlingen krever ikke at det gjøres noe innsnitt, og er egnet for
5
behandling av enkelte tidlige stadier av rektalcancere eller godartede rektale
polypper. Disse konstruksjonene kan også være nyttige for gjennomføring av
laparoskopisk énportskirurgi, som er kirurgi utført gjennom en enkelt port eller
innsnitt gjort i en pasients navle, og er en form for minimalt invasiv
laparoskopisk kirurgi, men hvor det kun gjøres ett innsnitt.
10
Utladning ved ionisasjon mellom den første og andre lederen forårsaket av RFeller mikrobølgefeltet i kombinasjon med en inert gass (eller luft) kan være
tilstrekkelig til å fremkalle den nødvendige vevsteriliserende effekten. RF- eller
mikrobølgegenerert
15
plasma
alene
kan
være
tilstrekkelig
til
å
fremstille
kutteffekten i vevet.
Den foreliggende oppfinnelsen kan således tillate anvendelse av en kombinasjon
av RF-energi, mikrobølgeenergi og gass (eller luft) for å skape ikke-termisk
plasma,
20
termisk
plasma
RF
vevskutting,
vevskoagulering,
vevsablasjon,
vevssterilisering eller overflatekoagulering.
I ett aspekt av oppfinnelsen kan anordningen anvendes til å kutte gjennom
blodkar. I dette aspektet kan kombinasjonen av mikrobølge- og RF-energien
som leveres fra et felles instrument, anvendes for å bruke mikrobølgeenergi før
25
RF-energien for å koagulere blod i karet slik at det i realiteten er lukket før RFkutteenergien brukes. I dette aspektet kan mikrobølge- og RF-energi kan leveres
fra sonden til vev på en slik måte at mikrobølgeenergien (f.eks. til koagulering)
først trenger inn (dvs. er effektiv i oppnåelsen av koagulering eller deling av vev)
til dybde på 2x, hvoretter RF-energien (f.eks. til kutting) trenger inn (dvs. er
30
effektiv i oppnåelsen av separasjon av vev) til en dybde på x. Det kan være
foretrukket å generere profiler for mikrobølge- og RF-energi samtidig for å sikre
at den mest effektive lukkeeffekten oppnås, dvs. opprettholde mikrobølgelukkeeffekten mens RF-kuttingen finner sted. Det kan være ønskelig å klemme
og holde karet under prosedyren.
35
Denne teknikken kan anvendes med en sonde som har en enkelt strålekant
(omfattende den topolede emisjonskonstruksjonen), som kan anvendes for
NO/EP2648636
23
eksempel i åpen eller nøkkelhull- (laparoskopisk) innretning til å kutte gjennom
svært vaskularisert vev. Anvendelse av disse modusene i kombinasjon (f.eks. i
serie eller samtidig) kan sikre en sikkerhetsmargin for blodfri kutting. De må
dannes en propp i enden av karet, som skaper en konstruksjon for å sikre at
5
karet lukkes permanent. Alternativt kan den første og andre lederen være
tilveiebrakt på motstående overflater av en klemmelignende sonde.
>
10
I korthet kan anordningen beskrevet heri tilveiebringe én eller flere av følgende
funksjoner og fordeler:

stråling
av
kontrollert
og
fokusert
mikrobølgeenergi
for
effektiv
koagulering (for å håndtere store blodkar og fettvev effektivt og
virkningsfullt);
15

ledning av kontrollert og fokusert RF-energi for effektiv kutting av vev
uten anvendelse av et skarpt blad (produserer lignende termiske
marginer som dem som produseres av et kirurgisk blad);

en dynamisk avstemmingskonfigurasjon for mikrobølge- og/eller RFenergikilden for at energien skal kunne fokuseres inn i det biologiske
20
vevet, selv når det er en dramatisk endring i vevsimpedans (muliggjør
effektiv energioverføring, effektiv operasjon av innretning og effektiv
kvantifisering av endelige vevseffekter på grunn av eksakt kjennskap til
energidosen som leveres til vevet);

25
en infrastruktur av komponenter anordnet til å føre mikrobølge- og RFenergi
ned
en
bakoverretninger
enkelt
for
kabelkonstruksjon
å
muliggjøre
i
effektiv
både
fremover-
energilevering
og
for
behandlingsmodus og signalmålingsmodus for nøyaktig systemkontroll;

en applikatorkonstruksjon (dvs. sonde) som gjør at mikrobølge- og RFenergien kan kombineres og som leveres til strålende/ledende elementer
30
inneholdt i sondens distale ende (konsentrerte elementer for RF-energi og
fordelte elementer for mikrobølgeenergi), som er i kontakt med målvevet,
og gjør at RF- og/eller mikrobølgeenergien kan kobles effektivt til vevet;

innføring av gass i sonden for å fremme genereringen av plasma som kan
anvendes til å tilveiebringe en lokal returvei for RF-strømmen og/eller
35
produsere ikke-termisk plasma for å sterilisere vev og/eller produsere
termisk plasma for å kutte vev og/eller koagulere overflaten av vev.
NO/EP2648636
24
I tillegg til anvendelsen på blodkar drøftet ovenfor, kan oppfinnelsen også
anvendes til å lukke mot luftstrøm, f.eks. i kar i lungene, hvor det kan være
ønskelig å lukke luftlommer.
5
Trinnene for betjening av systemet drøftet ovenfor, kan inkludere å:

innføre RF-energi for å tenne et ikke-termisk eller termisk plasma
(foretrukket ikke-termisk);

10
innføre mikrobølgeenergi for å opprettholde plasmaet (i praksis kan
mikrobølgefeltet og RF-feltet brukes samtidig i form av en impuls, hvor
mikrobølgeimpulsens forkant utløser en kortere høyspent RF-impuls for å
tenne plasmaet, dvs. 2 kV impuls på 100 µs innenfor vinduet til en 30 W
mikrobølgeimpuls på 100 ms;

15
fjerne RF-energien (f.eks. slå av RF-kanalen) mens plasmaet ved sonden
stabiliseres for å sette opp en lavimpedansvei mellom de to lederne;

innføre RF-energi egnet til å kutte vev, dvs. som har en bølgeform med
kontinuerlig bølge på en frekvens på mellom 100 kHz og 500 kHz og
topp-til-toppspenning på 400 V for å få kutting eller disseksjon av vev til
å forekomme med den lokale returveien opprettet av plasmaet eller den
20
lokale
returen
opprettet
ved
å
arrangere
applikatoren
som
en
parallellplate-konstruksjon, med en liten separasjonsavstand mellom
platene, dvs. mindre enn 1 mm, og som har et materiale med høy
permittivitet som fyller gapet mellom platene.
25
RF-feltet kan også være tilstedeværende lenger under tenningen av plasmaet,
f.eks. 10 ms snarere enn 100 µs, hvor det vil være lagt på toppen av
mikrobølgefeltet for å fremkalle foretrukne vevseffekter så som argonstrål
koagulering, hvor det trengs varmt plasma for å koagulere overflaten av vevet,
for eksempel, for å behandle sår eller andre utvekster som er på overflaten av
30
vevet eller for å koagulere blod. I tilfellene hvor RF- og mikrobølgefeltene er
tilstedeværende, men
plasma er
ikke tent, dvs. der
en
gass ikke er
tilstedeværende, eller avstanden mellom lederne hvor E-feltet er opprettet ikke
tillater tenning av et plasma, vil energien som leveres til vev være ikkeioniserende
35
energi
egnet
for
kutting
og
koagulering,
slik
at
RF-
og
mikrobølgefeltene lagt over hverandre kan produsere en blandetmodus-effekt,
hvor kar kan koaguleres og kuttes samtidig. Det sammensatte RF- og
NO/EP2648636
25
mikrobølgefeltet kan produsere et dominerende kutt, med noe koagulering for å
hindre blødning.
Den beskrevne oppfinnelsen kan anvendes med den elektrokirurgiske sonden
5
beskrevet i patentsøkers tidligere UK-patentsøknad nr. 0912576.6, innlevert 20.
juli 2009, og publisert som GB 2 472 972. UK-patentsøknad GB 2 472 972
beskriver en elektrokirurgisk sonde i form av en spatel omfattende en planar
transmisjonslinje for å bære mikrobølgeenergi dannet fra et sjikt av et første
dielektrisk materiale som har første og andre ledende lag på motstående
10
overflater derav, der den planare transmisjonslinjen er forbundet med en
koaksialkabel som er anordnet til å levere mikrobølgeenergi til den planare
transmisjonslinjen, der koaksialkabelen omfatter en indre leder og en ytre leder
med den indre lederen, og et andre dielektrisk materiale som separerer den ytre
og indre lederen, der den indre og ytre lederen strekker seg utover det andre
15
dielektriske ved et forbindelsesgrensesnitt for å overlappe motstående overflater
av transmisjonslinjen og bringe henholdsvis det første ledende laget og andre
ledende laget i elektrisk kontakt. Det første ledende laget er i avstand fra den
enden av transmisjonslinjen som støter mot koaksialkabelen, for å isolere den
ytre lederen elektrisk fra det første ledende laget, og det første og andre ledende
20
lagets bredde er valgt slik at det skapes en impedanstilpasning mellom
transmisjonslinjen og koaksialkabelen. Spatelkonfigurasjonen fremlagt i UKpatentsøknad GB 2 472 972 tilveiebringer ønskelig innsettingstap mellom den
koaksiale tilførselslinjen og strålestykket i enden, samtidig som den også
tilveiebringer ønskelige returtapegenskaper for spatelens kanter når den er i
25
kontakt med henholdsvis luft og biologisk vev. Sonden drøftet i UK-patentsøknad
GB 2 472 972 er ment å stråle mikrobølgeenergi fra kantene av den planare
transmisjonslinjen for å forårsake lokal ablasjon av vev.
UK-patentsøknad GB 2 472 972 beskriver også at spatelen drøftet ovenfor, kan
30
ha en RF-kutteporsjon integrert dermed. RF-kutteporsjonen kan dannes ved
hjelp av det første og andre ledende laget nevnt ovenfor som aktiv elektrode og
returelektrode for RF-energi. Dette arrangementet kan dra fordel av det faktum
at den aktive elektroden og returelektroden er nær nærhet med hverandre, og
oppretter således en foretrukket returvei for at lokal kutting av vev kan finne
35
sted uten behov for en fjern returkontaktflate eller en svært ledende væske,
f.eks. saltløsning befinnende mellom de to elektrodene.
NO/EP2648636
26
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE
Eksempel på den foreliggende oppfinnelsen er nærmere drøftet nedenfor med
henvisning til medfølgende tegningene, i hvilke:
5
Fig. 1 er et samlet skjematisk systemdiagram av elektrokirurgisk anordning
ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen;
Fig. 2 er et skjematisk diagram av elektrokirurgisk anordning ifølge en annen
utførelsesform av oppfinnelsen, inkludert en gasstilførsel, hvorved anordningen
er i stand til å levere RF-energi, mikrobølgeenergi og termisk/ikke-termisk
10
plasma i vev;
Fig. 3 er et skjematisk kretsdiagram av en RF-signalgenerator på RF-kanalen
som anvendes i en utførelsesform av oppfinnelsen;
Fig. 4 er et skjematisk kretsdiagram av en RF-tuner og en RF-signaldetektor på
RF-kanalen som anvendes i en utførelsesform av oppfinnelsen;
15
Fig. 5 er et skjematisk kretsdiagram av et middel for variasjon av induktansen
av en variabel elementtuner som anvendes i en utførelsesform av oppfinnelsen;
Fig. 6 er et skjematisk kretsdiagram av et annet middel for variasjon av
induktansen av en variabel elementtuner som anvendes i en utførelsesform av
oppfinnelsen;
20
Fig. 7 er et skjematisk kretsdiagram av en impedansregulator og en mikrobølgesignaldetektor på mikrobølgekanalen som anvendes i en utførelsesform av
oppfinnelsen;
Fig.
8
er
et
skjematisk
kretsdiagram
av
et
annet
eksempel
på
en
impedansregulator egnet for anvendelse i en utførelsesform av oppfinnelsen;
25
Fig. 9 er et skjematisk kretsdiagram av enda et annet eksempel på en
impedansregulator egnet for anvendelse i en utførelsesform av oppfinnelsen;
Fig. 10 er et skjematisk diagram av hele RF-energileveringskanalen behandlet
som en krets med konsentrerte elementer;
Fig. 11 er et skjematisk diagram av hele leveringskanalen for mikrobølgeenergi,
30
behandlet som en krets med fordelte elementer;
Fig. 12 er et perspektivriss av en sonde som kan anvendes i en utførelsesform
av oppfinnelsen, sett ovenfra;
Fig. 13 er et perspektivriss av sonden vist i fig. 12, sett nedenfra;
Fig. 14 er et skjematisk systemdiagram av elektrokirurgisk anordning ifølge en
35
utførelsesform av oppfinnelsen som har en separat målekanal;
NO/EP2648636
27
Fig. 15 er et skjematisk systemdiagram av elektrokirurgisk anordning ifølge en
utførelsesform av oppfinnelsen som har en separat målekanal og middel for
avstemming på både RF- og mikrobølgekanalene;
Fig. 16 er et skjematisk blokkdiagram av en diplekserenhet;
5
Fig. 17 er et diagram av en mikrostrip-radialstubb som er nyttig for
diplekserenheten vist i fig. 16;
Fig. 18 er et topografisk diagram som viser mikrostrip-utformingen av et
radialstubbfilter som er nyttig for diplekserenheten vist i fig. 16; og
Fig. 19 er et topografisk diagram som viser mikrostrip-utformingen av et høy–
10
lav-impedansseksjonsfilter som er nyttig for diplekserenheten vist i fig. 16.
DETALJERT
BESKRIVELSE;
YTTERLIGERE
ALTERNATIVER
OG
PREFERANSER
15
Anordningen
beskrevet
kombinasjon
av
i
utførelsesformene
fokusert
mikrobølge-
heri,
er
for
produksjon
og
RF-energi
egnet
og
for
koagulering/lukking, kutting og sterilisering av biologisk vev. Oppfinnelsen
tilveiebringer kontroll over energiprofilen (f.eks. kraftnivå og/eller bølgeform) til
RF- og mikrobølge-EM-stråling som leveres til vev, på grunnlag av detektert
20
signalinformasjon som viser naturen av last dvs. biologisk vev, i sondens distale
ende. Noen utførelsesformer drøftet nedenfor inkorporerer også dynamiske
vevtilpasningsteknikker for å sikre maksimal energilevering til vev over et
impedansområde som kan variere fra mindre enn 10 Ω til større enn 100 kΩ.
Anordningen anvendes foretrukket med en sonde som er konfigurert til å skape
25
en foretrukket returvei for RF-kuttestrømmene, og som gjør det mulig å
gjennomføre effektive kirurgiske reseksjonsprosedyrer uten blodtap ved hjelp av
åpen
tilgang
og
minimalt
invasive
(endoskopiske,
laparoskopiske
eller
nøkkelhull) kirurgiske teknikker.
30
Særlig kan utførelsesformene fremvise en ny elektrokirurgisk generator som gjør
det mulig å utføre åpen og nøkkelhull-kirurgisk reseksjon, lukking av kar,
NOTES, TEMS og andre kirurgisk prosedyrer på en mye mer effektiv og
virkningsfull måte enn det om kan oppnås ved hjelp av dagens tilgjengelige RF-,
laser-, eller ultralydfrekvensbaserte teknologier. Anordningen kan være særlig
35
egnet
for
gastrointestinale
prosedyrer
og
øre-,
nese-,
halsprosedyrer.
Anordningen kan være særlig egnet for anvendelse i utføring av endoskopisk
NO/EP2648636
28
submukosal reseksjon (ESR) og andre prosedyrer som vedrører polypper eller
utvekster i tarmen.
Fig. 1 viser et samlet systemdiagram for et elektrokirurgisk system 100 som er
5
en utførelsesform av oppfinnelsen. Systemet som vises her kan anvendes i en
hvilken som helst klinisk eller kirurgisk prosedyre som involverer: kutting av
vev, koagulering av vev, ablasjon av vev, desikkering av vev og sterilisering av
vev.
10
Systemet kan konfigureres til å fremstille varmt og kaldt plasma for henholdsvis
overflatekoagulering og vevsterilisering. Det å ha disse alternativene tilgjengelig,
gjør systemet særlig egnet for anvendelser som involverer NOTES, hvor
applikatoren innføres i kroppen gjennom en naturlig åpning.
15
Systemet 100 omfatter en RF-oppstilling 102 og en mikrobølge-oppstilling 104,
som utgjør deler av henholdsvis en RF-kanal og en mikrobølgekanal.
RF-oppstillingen 102 inneholder komponenter for generering og kontroll av et
elektromagnetisk RF-frekvenssignal ved et kraftnivå som er egnet til å behandle
20
(f.eks. kutte eller desikkere) biologisk vev. I denne utførelsesformen inkluderer
den en RF-oscillator 1001, en kraftkontroller 1002, en forsterkerenhet (her
omfattende en driverforsterker 1003 og en kraftforsterker 1004), en omformer
1005 og en RF-signaldetektor 1006. RF-oppstillingen 102 inkluderer eventuelt et
impedanstilpasningsdelsystem med konsentrerte elementer, gjennom med RF-
25
kanalens reaktans kan justeres. Dette alternativet er drøftet nærmere nedenfor
med henvisning til fig. 2.
Mikrobølge-oppstillingen 104 inneholder komponenter for generering og kontroll
av et elektromagnetisk mikrobølgefrekvenssignal ved et kraftnivå som er egnet
30
til å behandle (f.eks. koagulere foreta ablasjon av) biologisk vev. I denne
utførelsesformen inkluderer den en faselåst oscillator 1007, en signalforsterker
1008, en justerbar signaldemper (f.eks. en analog eller digital diodedemper)
1009, en forsterkerenhet (her en driverforsterker 1010 og en kraftforsterker
1011), en fremoverrettet kraftkobler 1012, en sirkulator 1013 og en reflektert
35
kraftkobler 1014. Sirkulatoren 1013 isolerer fremoversignalet fra det reflekterte
signalet
for
å
redusere
de
uønskede
signalkomponentene
som
er
tilstedeværende ved koblerne 1012, 1014, dvs. den øker koblernes direktivitet.
NO/EP2648636
29
Mikrobølge-oppstillingen inkluderer eventuelt en impedanstilpasningdelsystem
som har en justerbar impedans. Dette alternativet er drøftet nærmere nedenfor
med henvisning til fig. 2.
5
I denne sammenheng defineres RF-energi som energi med en frekvens på opptil
300 MHz, dvs. 100 kHz, 500 kHz, 5 MHz, etc. og mikrobølgeenergi som alt over
300 MHz, dvs. 2,45 GHz, 5,8 GHz, 24 GHz, etc.
RF-oppstillingen 102 og mikrobølge-oppstillingen 104 er i kommunikasjon med
10
en kontroller 106, som kan omfatte signalkondisjonerings- og generelle
grensesnittkretser
108,
en
mikrokontroller
110,
og
overvåkning
1015.
Overvåkningen 1015 kan overvåke en rekke potensielle feiltilstander, som vil
kunne resultere i at systemet ikke lever opp til sin tiltenkte spesifikasjon, dvs.
systemet leverer feil dose energi til pasientens vev på grunn av at utgangs- eller
15
behandlingstiden er større en det brukeren etterspør. Overvåkningen 1015
omfatter en mikroprosessor som uavhengig av mikrokontrolleren 110 for å sørge
for at mikrokontroller fungerer som den skal. Overvåkningen 1015 kan, for
eksempel, overvåke spenningsnivåene fra DC-kraftforsyninger eller tidsstyringen
av impulser bestemt av mikrokontrolleren 110. Kontrolleren 106 er anordnet til å
20
kommunisere kontrollsignaler til komponentene i RF-oppstillingen 102 og
mikrobølge-oppstillingen 104. I denne utførelsesformen er mikroprosessoren 110
programmert til å sende ut et RF-kontrollsignal CRF og et mikrobølgekontrollsignal CM for henholdsvis kraftkontrolleren 1002 og den justerbare
signaldemperen
25
1009.
Disse
kontrollsignalene
anvendes
til
å
stille
inn
energileveringsprofilen til RF-EM-stråle- og mikrobølge-EM-stråleutgangen fra
henholdsvis RF-oppstillingen 102 og mikrobølge-oppstillingen 104. Særlig er
kraftkontrolleren 1002 og den justerbare signaldemperen 1009 i stand til å
kontrollere kraftnivået til strålingen som sendes ut. Videre kan kraftkontrolleren
1002 og den justerbare signaldemperen 1009 inkludere koblingskretser som er i
30
stand til å stille inn bølgeformen (f.eks. impulsbredde, impulssyklus, etc.) til
strålingen som sendes ut.
Mikroprosessoren 110 er programmert til å sende ut RF-kontrollsignalet CRF og
mikrobølge-kontrollsignalet
35
CM
på
grunnlag av
signalinformasjon
fra
RF-
signaldetektoren 1006 og koblere for fremoverrettet og reflektert kraft 1012,
1014. RF-signaldetektoren 1006 sender ut et signal eller signaler SRF som viser
spenningen og strømmen (og eventuelt fasen mellom spenningen og strømmen)
NO/EP2648636
30
av RF-EM-strålingen på RF-kanalen. I denne utførelsesformen kan RF- og
mikrobølgegeneratoren kontrolleres ved kun å måle faseinformasjon, som kan
oppnås enten fra RF-kanalen (fra avsøkt strøm- og spenningsinformasjon) eller
mikrobølgekanalen (fra avsøkt informasjon om fremoverrettet og reflektert
5
kraft). Kobleren for fremoverrettet kraft 1012 sender ut et signal S M1 som viser
nivået av fremoverrettet kraft, og kobleren for reflektert kraft 1014 sender ut et
signal SM2 som viser nivået av reflektert kraft. Signalene SRF, SM1, SM2 fra RFsignaldetektoren 1006 og koblerne for fremoverrettet og reflektert kraft 1012,
1014 kommuniseres til signalkondisjonerings- og generelle grensesnittkretser
10
108,
hvor
de
tilpasses
til
en
form
som
er
egnet
for
passering
til
mikroprosessoren 110.
Et brukergrensesnitt 112, f.eks. berøringsskjerm, tastatur, LED/LCD-display,
folietastatur, fotkontakt eller lignende, kommuniserer med kontrolleren 106 for å
15
tilveiebringe informasjon om behandling til brukeren (f.eks. kirurg) og la ulike
behandlingsaspekter (f.eks. mengden av energi som leveres til pasienten, eller
profilen for energilevering) to bli valgt eller kontrollert manuelt, f.eks. via egnede
brukerkommandoer. Anordningen kan betjenes ved hjelp av en konvensjonell
fotkontakt 1016, som også er forbundet med kontrolleren 106.
20
RF- og mikrobølgesignalene produsert av henholdsvis RF-oppstillingen 102 og
mikrobølge-oppstillingen 104 sendes inn i en signalkombinator 114, som fører
RF-
og
separat
eller
samtidig
langs
en
kabelsammenstilling 116 til sonden 118. I denne utførelsesformen omfatter
25
signalkombinatoren
114
en
duplekser-diplekserenhet
som
lar
energi
på
mikrobølge- og RF- frekvenser bli overført langs kabelsammenstilling 116 (f.eks.
en koaksialkabel) til en sonde (eller applikator) 118, fra hvilken den leveres
(f.eks. stråles) til det biologiske vevet til en pasient. I andre utførelsesformer
kan signalkombinatoren 114 omfatte en bryterinnretning så som en relébryter
30
eller koaksialbryter som er i stand til å veksle signalet som forsynes til sonden
118, mellom RF- og mikrobølge-EM-strålingen. Bryterinnretningen kan ha en
bryterhastighet som er egnet for hurtig veksling mellom RF- og mikrobølgen slik
at de mottas i sonden 118 så og si samtidig. Eksempel på sonden 118 er drøftet
nedenfor.
35
Signalkombinatoren 114 lar også reflektert energi, som returnerer fra sonden
118
langs
kabelsammenstilling
116,
passere
inn
i
mikrobølge-
og
RF-
NO/EP2648636
31
oppstillingen 102, 104, f.eks. for å bli detektert av detektorene inneholdt deri.
Som forklart nedenfor, kan anordningen inkludere et lavpassfilter 146 på RFkanalen og et høypassfilter 166 på mikrobølgekanalen, slik at kun et reflektert
RF-signal
5
kommer
inn
i
RF-oppstillingen
102
og
kun
et
reflektert
mikrobølgesignal kommer inn i mikrobølge-oppstillingen 104.
Til slutt inkluderer anordningen en kraftforsyningsenhet 1017 som mottar kraft
fra en ekstern kilde 1018 (f.eks. nettkraft) og omformer den til DCkraftforsyningssignaler V1-V6 for komponentene i anordningen. Således mottar
10
brukergrensesnittet et kraftsignal V1, mikroprosessoren 110 mottar et kraftsignal
V3,RF-oppstillingen 102 mottar et kraftsignal V 3, mikrobølge-oppstillingen mottar
et kraftsignal V4, signalkondisjonerings- og de generelle grensesnittkretsene 108
mottar et kraftsignal V5, og overvåkningen 1015 mottar et kraftsignal V 6.
15
Fig. 2 er et systemdiagram av et elektrokirurgisk system 101 ifølge en annen
utførelsesformen
oppstillingens
av
104
oppfinnelsen.
RF-oppstillingens
delkomponenter
er
illustrert,
102
og
og
mikrobølge-
inkluderer
i
denne
utførelsesformen inkluderer avstemmingselementer, som forklart nedenfor.
Komponenter i felles fig 1. er gitt samme henvisningstall og er ikke beskrevet på
20
nytt.
I denne utførelsesformen inkluderer systemet også en gassforsyning 120 (f.eks.
en beholder med trykkluft eller inert gass, så som argon) som forsyner gass til
en gasskontroller 122 (f.eks. én eller flere strømningsbrytere og/eller -ventiler)
25
som opererer på instrukser mottatt fra kontrolleren 106. Gasskontrolleren 122 er
forbundet for å tillate selektiv levering av gass til sonden 118, hvori den kan
anvendes i dannelsen av et ikke-termisk eller et termisk plasma, som beskrevet
nedenfor.
Gassforsyningssystemet
som
anvendes
i
den
foreliggende
oppfinnelsen, kan ligne gasskontrollsystemet beskrevet i WO 2009/060213.
30
Således kan sonden 118 ta inn RF-energi, mikrobølgeenergi og gass og avgi RFenergi for å kutte vev, mikrobølgeenergi med for å koagulere og/eller foreta
ablasjon av vev, ikke-termisk plasma for å sterilisere vev, f.eks. for å drepe
bakterier
35
som
er
resistente
i
naturlige
åpninger
eller
forårsaket
av
fremmedlegemer innført i kroppen, dvs. metallinnlegg, og/eller termisk plasma
for å kutte vev eller utføre overflatekoagulering, f.eks. for behandling av sår på
vevets overflate.
NO/EP2648636
32
Mikrokontroller 110 og signalkondisjonerings- og generelle grensenittkretser 108
kan også anvendes for å tilveiebringe kontrollsignaler til gasskontroller 122 for å
kontrollere strømningshastigheten, gassblandingen og gassleveringsprofilen til
5
sonden 118 i samsvar med plasmaet som må genereres i sonden 118, dvs.
kontrolleren 122 kan opprette gassleveringsbetingelsene avhengig av hvorvidt
det ønskes et ikke-termisk plasma (f.eks. for å tilveiebringe en lokal returvei
eller for å sterilisere vev) eller et termisk plasma (f.eks. for å kutte vev eller
utføre vevsoverflateablasjon). For sterilisering og for å tilveiebringe den lokale
10
returen, kan en impuls med høyspent tilstand f.eks. 400 V topp i 1 ms, anvendes
for å innlede plasmaet, etterfulgt av en mikrobølgeimpuls med 10 ms varighet
med en impulssyklus på 10 % og en amplitude på 30 W. For termisk plasma kan
impulssyklusen økes til 60 % og amplituden til 60 W.
15
RF-oppstillingen 102 omfatter en RF-signalgenerator 128 for generering av RFEM-stråling som har en første stabil fast frekvens, som i denne utførelsesformen
er 500 kHz. RF-signalgeneratoren kan omfatte en oscillator, f.eks. en Clapposcillator eller lignende, som sender ut et RF-signal med lav spenning (kraft) på
den første frekvensen. I en alternativ utførelsesform kan en separat oscillator
20
ikke værer nødvendig; RF-signalet kan produseres direkte fra en mikrokontroller
i kontrolleren, siden kjente mikrokontrollerinnretninger er i stand til å sende ut
analoge signaler opptil 300 kHz. Signalgeneratorens 128 utgangsstørrelse
anvendes som et signal med lav kraft for å drive en RF-forsterker 130, som
sender ut RF-EM-stråling ved spenningsog strømnivåer som er egnet for
25
kutting av vev. Kraften som sendes ut av RF-forsterkeren 130, kontrolleres av
en kraftnivåkontroller- og -modulatorenhet 132, som kan omfatte en justerbar
spenningskilde og en AV/PÅ-bryter, f.eks. variasjon i utgangstrinnets drainspenning som anvender én eller flere MOSFET-transistorer, dvs. én enkeltendet
MOSFET, to MOSFET-er anordnet som en halvbro eller fire MOSFET-er anordnet
30
som en fullbro. Dersom den justerbare spenningskilden kan redusere spenningen
sin til null raskt nok, dvs. på rundt 1 µs, kan AV/PÅ-bryteren utelates. Der
AV/PÅ-bryteren benyttes, kan den ha form av en serieforbundet MOSFETtransistor. Utgangsstørrelsen fra oscillatoren 128 kan drive en bryterinnretning,
f.eks. kraft-MOSFET eller lignende, til å anvende en pulsert inngangsstørrelse på
35
RF-forsterkeren 130.
Utgangsstørrelsen fra RF-forsterkeren 130 mottas av en første måleenhet 134,
NO/EP2648636
33
som
er
anordnet
til
stråleutgangsstørrelsen
å
måle
strømmen
produsert
av
og
spenningen
RF-forsterkeren
130.
av
RF-EM-
Den
første
måleenheten 134 kan hente ut (f.eks. koble eller avsøke) signaler I RF1, VRF1 som
tilsvarer (f.eks. er proporsjonale med) henholdsvis målt strøm og spenning.
5
Utgangssignalene IRF1, VRF1, mottas av første deteksjonsenhet 136, som kan
være anordnet til å behandle og/eller kondisjonere utgangssignalene I RF1, VRF1
for å hente ut informasjon som viser om der relative størrelsen og, eventuelt,
fasen. Denne informasjon sendes inn i kontrolleren 106 for anvendelse i
kontrollen av driften av systemet 100.
10
Utgangsstørrelsen fra den første måleenheten 134 sendes inn i en RF-tuner 138,
som har en justerbar reaktans tilstedeværende på RF-oppstillingen 102 for
tilpasning av anordningens impedans med en last (f.eks. biologisk vev) som er
tilstedeværende i sondens distale ende 118. RF-tunerens justerbare reaktans
15
utføres av et en justeringsmekanisme 140 for avstemmingsnettverk (f.eks. et
sett
brytere,
en
lineær
eller
trinnmotor,
en
PZT-innretning
eller
en
magnetostriktiv (f.eks. Terfenol D-basert) aktuator eller lignende) som er under
kontrollerens 106 kontroll. RF-tuneren 138 kan ha både en justerbar induktans
og en justerbar kapasitans, som uavhengig kan reguleres av kontrolleren 106. Et
20
detaljert eksempel på dette arrangementet er drøftet nedenfor med henvisning
til fig. 4.
Utgangsstørrelsen fra RF-tuneren 138 mottas av en andre måleenhet 142, som
er anordnet til å måle strømmen og spenningen av RF-EM-strålingen som sendes
25
ut, produsert av RF-tuneren 138. Den andre måleenheten 142 kan hente ut
(f.eks. koble eller avsøke) signaler I RF2, VRF2 som tilsvarer (f.eks. porporsjonale
med) henholdsvis målt strøm og spenning. Utgangssignalene IRF2, VRF2 mottas av
den andre deteksjonsenheten 144, som kan være anordnet til å behandle
og/eller
30
kondisjonere
utgangssignalene
IRF2,
VRF2.
Den
resulterende
informasjonen sendes inn i kontrolleren 106 for anvendelse i kontroll av
anordningens 100 operasjon.
Den første deteksjonsenheten 136 og andre deteksjonsenheten 144 kan hver ta
form av en nullgjennomgangsdetektor eller en maksimum-/minimumdetektor,
35
som kan konfigureres til å detektere når spenningsog strømbølgeformene er i
fase med hverandre (kapasitiv reaktans er lik i størrelse og motstående i tegn
som induktiv reaktans) eller til å detektere toppspenning-/strømverdier, dvs. et
NO/EP2648636
34
spenningsmaksimum og et strømminimum vier en last med høy impedans.
Nullgjennomgangsdetektoren og maksimum-/minimumdetektorene kan være
utført ved hjelp av analoge komponenter, dvs. operasjonsforsterkere, eller kan
være utført i programvare. Kretser som produserer disse funksjonene på
5
grunnlag av operasjonsforsterkere, er kjent for fagmannen med erfaring innen
analog kretsutforming.
En spenning-/strømdetektor kan anvendes før og etter RF-tuneren 138 for å
kvantifisere kraftnivået ved inngangen til tuneren og ved utgangen fra tuneren
10
for å sørge for at kraft ikke går tapt i selve avstemmingsnettverket, dvs. på
grunn av ikke-ideelle induktorer og kondensatorer (beheftet med tap) i
avstemmingsnettverket. Spennings- og strømmålingene kan kun detekteres ved
utgangen, siden ingen reflektert spenning/strøm vil bli detektert på tunerens
inngangsside når all kildeenergien er levert til vevlasten.
15
I tilfellet hvor RF-forsterkeren 130 omfatter av to transistorer forbundet i en
halvbrokonfigurasjon eller fire transistorer forbundet i en fullbrokonfigurasjon,
kan det være ønskelig å måle spenningen over og strømmen som strømmer
gjennom transistorene, dvs. før avstemmingsnettverket, og anvende denne
20
informasjonen for å kontrollere svitsjingen av transistorene for å sikre optimal
operasjon, dvs. for å oppnå nullspenning- eller nullstrømgjennomgang dvs. der
krafttapet
i
innretningen
teoretisk
er
null.
I
dette
arrangementet
kan
kontrolleren 106 anvendes for å avgjøre nå krafttransistorerne i RF-forsterkeren
130 skal slås på eller slås av, på grunnlag av den detekterte spenningsog
25
strøminformasjonen.
For RF-stadiet finnes impedansen ved å dividere spenningen med strømmen og
måle faseforskjellen mellom de to slik at den komplekse impedansen kan hentes
ut. Alternativt kan faseinformasjonen alene anvendes for å kontrollere systemet,
30
dvs. justere verdien av 'C' eller 'L' når et faseforsprang / en faseforskyvning
detekteres. En høy spenningsverdi og en lav strømverdi indikerer en høy
impedansverdi, og omvendt viser en lav spenningsverdi og en høy strømverdi
den lave impedansverdien.
35
I en praktisk implementering vil verdiene av spenning, strøm og/eller fasevinkel
mellom de to først bli målt, og deretter vil det bli gjort en justering av enten
kapasitans (C)- eller induktans (L)-verdien i RF-tuneren 138 for å opprette en
NO/EP2648636
35
endring i størrelse av spenningen/strømmen og fasen. Dersom fasevinkelen
økes, så kan det samme elementet justeres tilbake til den opprinnelige
posisjonen (L- eller C-verdien) og deretter beveges i motstående retning (høyere
eller lavere L eller C), eller det kan være foretrukket å gå tilbake til
5
startposisjonen og deretter variere den andre komponentens verdi (L eller C) i
nettverket. Denne avstemmingsprosessen er gjentagende.
Alternativt kan oppslagstabeller anvendes, hvorved det gjøres fysiske justeringer
av verdiene av L eller C eller både L og C på grunnlag av de målte verdiene av
10
spenning, strøm og/eller fasevinkel. Kontrollsignalene til elektromekaniske
aktuatorer, halvlederbrytere, DC-formagnetiseringer på magnetiske materialer
osv. vil variere L- og/eller C-verdiene i avstemmingsnettverket, og disse
signalene tilveiebringes av kontroller 106.
15
For serie- eller parallellresonankretser er spenningen og strømmen i fase, dvs.
fasevinkelen mellom de to er null, og størrelsen av systemets kapasitive
reaktans (inkludert leveringskabelen 116, applikatoren 118 og vevet) er den
samme som størrelsen av den induktive reaktansen (som vil inkludere
leveringskabelen 116 og applikatoren 118) og de to er 90° ute av fase. Når
20
fasevinkelen er null er således resonanstilstanden oppnådd, og den maksimale
verdien av spenning eller strøm som kan nås av kretskomponentene i den
bestemte konfigurasjonen som anvendes (iberegnet magnetiske, dielektriske og
resistive tap i nettverket), vil bli levert til vevet. Kretsen som anvendes for å
detektere faseforskjellen mellom spenningen og strømmen, kan være en enkel
25
eksklusiv OR (EXOR)-portbasert fasedetektor med passende spenning-/strømskalering/-begrensning brukt for å klemme signalamplituden som kommer inn i
detektoren, dvs. dersom dette er en TTL-innretning, skal amplituden ikke
overstige 5 V.
30
Utgangsstørrelsen fra den andre måleenheten 142 sendes inn i et lavpassfilter
146, som opererer for kun å overføre RF-energi derigjennom, og sørker derfor
for at kun RF-EM-stråling overføres mot sonden fra RF-signalgeneratoren, og
hindrer eventuell mikrobølge-EM-stråling som kan reflekteres fra sonden eller
overføres gjennom signalkombinatoren (f.eks. duplekser-diplekserenhet) 114 til
35
RF-inngangsporten, i å nå komponentene på RF-oppstillingen 102, dvs. forårsake
skade på utgangstrinnet.
NO/EP2648636
36
Mikrobølge-oppstillingen 104 inkluderer en mikrobølgefrekvenskilde 148 (f.eks.
mikrobølgesignalgenerator) som anvendes for å generere et signal med lav kraft
på en andre frekvens som er høyere enn (f.eks. minst én størrelsesorden høyere
5
enn, foretrukket to, tre eller flere størrelsesordener høyere enn) den første
frekvensen
(f.eks.
5,8 GHz).
Frekvenskilden
148
kan
være
en
spenningskontrollert oscillator (VCO), dielektriske resonatoroscillatorer (DRO),
Gunn-diodeoscillatorer eller lignende. Frekvenskildens 148 utgangsstørrelse
mottas av en kraftnivåkontroller- og modulatorenhet 150. Kraftnivåkontroller- og
10
-modulatorenheten 150 kan inkludere en moduleringsbryter anordnet til å sette
mikrobølgekanalen i stand til å bli betjent i en pulsert modus, og en
kraftkontrolldemper anordnet til å la brukeren kontrollere kraftnivået som
leveres til vevet.
15
Kraftnivåkontroller- og -modulatorenhetens 150 utgangsstørrelse mottas av en
forsterker og beskyttelsesenhet 152 anordnet for å forsterke kraft av signalet
med lav kraft til et nivå som er egnet for å lukke, koagulere eller foreta ablasjon
av biologisk vev. Forsterkeren og beskyttelsesenheten 152 kan inkludere en
driverforsterker for å forsterke utgangssignalnivået produsert av frekvenskilden,
20
og en kraftforsterker for å forsterke signalet produsert av driverforsterkeren til
et nivå som er egnet for å forårsake lukking eller koagulering eller ablasjon av
vev. For å beskytte forsterkerne og kilden fra høye nivåer av reflektert
mikrobølgeenergi, kan utgangen fra kraftforsterkeren være forbundet med en
mikrobølgesirkulator.
25
klokken,
følgelig
vil
Sirkulatoren
eventuell
lar
mikrobølgekraft
reflektert
kraft
som
kun
strømme
kommer
med
tilbake
til
kraftforsterkeren, bli absorbert av kraftdumplast dersom sirkulatoren er en
treportsinnretning, hvor den første porten tar inn kraften som sendes ut fra
forsterkeren. Den
kabelsammenstilling
30
andre
og
porten
sonde
sender denne kraften ut
og
mottar
kraft
tilbake
og inn i
fra
sonden
en
og
kabelsammenstillingen når sonden er feiltilpasset til vevets impedans. Den tredje
porten er forbundet med en kraftlast som er i stand til å absorbere den
reflekterte kraften, og er svært godt tilpasset til sirkulatorens impedans. Den
tilpassede lastens impedans er foretrukket lik systemets impedans dvs. 50 + j0
Ω. En retningskobler kan være forbundet mellom sirkulatorens tredje port og
35
inngangen til den tilpassede lasten for å tillate avsøking av den reflekterte
kraften.
NO/EP2648636
37
Forsterkerens og beskyttelsesenhetens 152 utgangsstørrelse sendes inn i en
første kraftkoblingsenhet 154, som kan omfatte en fremover-retningskobler og
reflektert
5
retningskobler
til
å
avsøke
den
fremoverrettede
og
reflekterte mikrobølgeenergien på mikrobølgekanalen. De avsøkte nivåene av
fremoverrettet
og
deteksjonsenhet
kraftnivåene
reflektert
156
for
detekteres,
heterodyne/homodyne
10
anordnet
kraft
sendes
fremoverrettet
f.eks.
detektorer,
og
ved
hjelp
for
å
henholdsvis
reflektert
av
til
kraft
en
,
første
i
hvilken
diodedetektorer
avsøke
en
porsjon
eller
av
den
fremoverrettede og reflekterte kraften og gjøre det mulig å hente ut informasjon
om størrelse eller størrelse og fase eller kun fase fra det avsøkte signalet.
Signalene som produseres av den første kraftdeteksjonsenheten 156, sendes inn
i kontrolleren 106 for å la nivåer og/eller fase av fremoverrettet og reflektert
kraft bli anvendt for å beregne nettokraften som leveres til vevet, og for å
15
bestemme de nødvendige inngangssignalene som går inn i kraftnivåkontrolleren
og -modulatoren 150 for å sørge for at den faktisk leverte kraften eller energien
er lik den etterspurte kraften eller energien.
Denne utførelsesformen anvender et dynamisk impedanstilpasningssystem for å
20
la mikrobølgeenergien utviklet av forsterkeren og beskyttelsesenheten 152 bli
tilpasset, med hensyn til impedans, med lasten som presenteres for sondens 118
distale
ende,
oppfinnelsen
som
er
representerer
ikke
begrenset
det
til
biologiske
vevets
anvendelsen
av
tilstand.
en
Denne
automatisk
avstemmingsmekanisme for leveringssystemet for mikrobølgekraft, dvs. sondens
25
distale ende (stråleren) kan være tilpasset til én bestemt biologisk vevstype/tilstand
på
operasjonsfrekvensen,
eller
sondens
impedans
kan
justeres
mekanisk, dvs. ved en mekanisme inkludert i håndstykket for å tilveiebringe et
nivå av tilpasning mellom sondens impedans og impedansen til vevet i kontakt
med sonden. Den første kraftkoblingsenhetens 154 utgangsstørrelse mottas av
30
et avstemmingsnettverk 158, som har en justerbar impedans på mikrobølgeoppstillingen 104 som bestemmes av statusen til en justeringsmekanisme 160
for avstemmingsnettverk under kontroll av kontroller 106, på grunnlag av
informasjon samlet inn fra første kraftdeteksjonsenhet 156 og en andre
kraftdeteksjonsenhet 164.
35
Avstemmingsnettverkets
158
utgangsstørrelse
sendes
inn
i
en
andre
kraftkoblingsenhet 162, som kan konfigureres på en lignende måte som den
NO/EP2648636
38
første kraftkoblingsenheten 154 for å avsøke fremoverrettede og reflekterte
kraftnivåer fra mikrobølge-oppstillingen 104 og sende dem henholdsvis til en
andre deteksjonsenhet for fremoverrettet og reflektert kraft 164, som sender de
detekterte kraftnivåene og/eller faseinformasjonen videre til kontrolleren 106.
5
Informasjonen
som
gjøres
tilgjengelig
av
den
første
og
andre
kraft
deteksjonsenheten, 156, 164 kan sammenlignes for å bestemme de nødvendige
justeringene
på
avstemmingsnettverket
158
for
å
la
kraftkilden
bli
impedanstilpasset til vevlasten.
10
Utgangsstørrelsen fra den andre kraftkoblingsenheten 162 sendes inn i et
høypassfilter
166,
som
opererer
for
kun
å
overføre
mikrobølgeenergi
derigjennom, og sørger derfor for at kun mikrobølge-EM-stråling overføres mot
sonden fra mikrobølgesignalgeneratoren, og hindrer eventuell RF-EM-stråling
15
som kan reflekteres fra sonden, i å nå komponentene på mikrobølgeoppstillingen 104. Høypassfilteret kan være en resiprok innretning, noe som gjør
det i stand til å la signaler passere i begge retninger.
Mer detaljerte eksempel på mikrobølgekanalen er drøftet nedenfor med
20
henvisning til fig. 7 til 9.
I anvendelse opererer kontrolleren 106 for å kontrollere kapasitans- og
induktansverdiene til RF-tunerens 138 avstemmingselement under tilførselen av
RF-energi, og avstemmingsnettverkets 158 fordelte avstemmingselementer
25
under tilførselen av mikrobølgeenergi, for å tilpasse de respektive kanalenes
impedans
til
lasten
i
sondens
118
distale
ende.
I
praksis
kan
avstemmingselementene være henholdsvis variable kapasitanser/induktanser
(konsentrerte elementer) og variable stubber / mikrostrip-transmisjonslinjer eller
kraft-PIN
30
/
varaktordioder
(fordelte
elementer).
RF-energien
og
mikrobølgeenergien kan overføres samtidig, så samtidig tilpasning kan utføres
av kontrolleren 106. Lavpass- og høypassfilteret sikrer at de returnerte signalene
som anvendes til avstemming, kun inneholder energi på den bestemte kildens
frekvens. Impedanstilpasning viser i denne sammenheng til maksimering av
energioverføringen til vev (gjennom ledning av RF-energi og stråling av
35
mikrobølgeenergi)
ved
kompleks
konjugert
tilpasning
av
kilden
(dvs.
anordningen) til vevlasten. Det kan noteres at mikrobølgekilden kan levere
energi
ved
stråling
og
ledning,
men
returveien
er
begrenset
til
NO/EP2648636
39
mikrobølgestrømmene. RF- og mikrobølgeenergi kan måtte leveres samtidig når
mikrobølgeenergien anvendes til å skape et plasma for å opprette en foretrukket
returvei for strømming av RF-strømmer. I dette tilfellet kan RF-energien
anvendes til å kutte vev. Det kan også være ønskelig å levere RF- og
5
mikrobølgeenergi samtidig til vevet for å oppnå forsterkede vevseffekter, dvs.
RF-energien kan moduleres med mikrobølgeenergien for å forårsake samtidig
koagulering og kutting, eller mikrobølgefeltet for å bistå med kutting gjennom
fettvev eller for å overta kutting når vev blir brent.
10
Det kan være foretrukket for oscillator 128 og 148 å være faselåst til en stabil
temperaturkompensert
krystallreferansekilde,
for
at
energi
på
RF-
og
mikrobølgefrekvens skal være på en fast frekvens. I tilfellet med RF-oscillator
128 kan signalet kan produseres av mikrokontroller 106, som vil bli henvist til en
stabil kildeoscillator for tidsstyring, dvs. temperaturkompensert krystalloscillator
15
eller lignende.
Gasskontrolleren
122
opererer
for
å
kontrollere
gasstrømmen
inn
i
gassforsyningsrør 124, som forbinder gassforsyningen 120 med sonden 118. I
sondens distale ende har gassforsyningsrøret 124 et utgangsarrangement 126
20
for å skape en linje av gasstrøm i området til sondens 118 distale ende.
Gasstrømlinjens posisjon er anordnet til å sammenfalle med et høyspent
elektrisk felt opprettet ved hjelp av RF-energien eller mikrobølgeenergien eller
en kombinasjon av begge. Det høyspente elektriske feltet, som kun kan være
tilstedeværende i kort tid, f.eks. en impuls på 10 ms eller mindre, kan virke for å
25
tenne plasma fra gasstrømlinjen. Etter at det er tent kan plasmaet opprettholdes
av mikrobølge-EM-strålingen fra anordningen, f.eks. ved å tilpasse mikrobølgeoppstillingens
104
impedans
til
plasmaet
og
derved
effektivt
koble
mikrobølgeenergien. Tilpasningen kan oppnås dynamisk, f.eks. ved hjelp av en
impedansregulator i mikrobølge-oppstillingen 104 eller den kan være arrangert
30
på forhånd, f.eks. ved å gjøre impedansen til applikator 118 vel tilpasset til
impedansen av mikrobølge-oppstillingen 104 når ledende gass eller plasma er
tilstedeværende deri. Den høyspente tenningen kan produseres ved hjelp en
energikilde med lavere frekvens, dvs. RF-kilden som kjører på 500 kHz.
35
Det elektriske feltet som produseres av mikrobølgekraftgeneratoren, kan være
tilstrekkelig til å tenne og opprettholde plasma og derfor trenger ikke RF-kilden
eller mikrobølge-impedansregulatoren være nødt til å skape og opprettholde
NO/EP2648636
40
plasmaet som er nødvendig for å produsere den foretrukne returveien for RFstrømmen. For eksempel kan 80 W mikrobølgekraft på 5,8 GHz anvendes for å
tenne plasma, og 20 W kraft på 5,8 GHz kan anvendes for å opprettholde
plasmaet etter at det er tent. De små konfigurasjonene assosiert med sondene
5
som anvendes i denne søknaden, innebærer at høye E-felter er tilstedeværende,
dvs. avstanden mellom de to elektrodene kan være mindre enn 1,5 mm. I dette
tilfellet kan RF-energien anvendes til å kutte vev, og impedansenregulatoren kan
anvendes for å sørge for at mikrobølgeenergien som er i kontakt med vev, er
godt tilpasset vevets impedans, for å sørge for at maksimal energioverføring
10
oppnås, og at energien som leveres fra applikatorens strålestykke kan
kvantifiseres godt, dvs. iberegnet innføringstapet ved leveringskabelen og
applikatoren, kan en brukers etterspørsel på 10 W i 10 sekunder for å levere
100 J energi til målvevet oppnås med en høy grad av pålitelighet, selv når
vevets impedans endrer seg under koagulerings- eller ablasjonsprosessen.
15
I
én
utførelsesform
kan
sonden
118
omfatte
en
planar
topolet
antennekonstruksjon eller parallellplate-transmisjonslinje omfattende to ledende
lag som er romlig separert fra hverandre i en retning som er normal til planet av
konstruksjonen. I anvendelse er de ledende lagene parallelle med hverandre. De
20
ledende lagene omfatte en første (aktiv) elektrode som er forbundet med den
indre lederen av en koaksial tilførselslinje 116, og en andre (retur) elektrode
som er forbundet med den koaksiale tilførselslinjens 116 ytre leder. En kant av
hver elektrode er eksponert i sondens distale ende, og danner derved , i
anvendelse, et par parallelle ledende linjer separert fra hverandre. Separasjonen
25
kan være liten, f.eks. 2 mm eller mindre. I én bestemt utførelsesform av en
parallelplate-transmisjonslinje er den aktive platens bredde 2,0 mm, den aktive
platens lengde er 12,7 mm, returplatens bredde er 2,2 mm, returplatens lengde
er 13,2 mm, og tykkelsen av substratmaterialet som separerer de to platene, er
0,6 mm. I en annen utførelsesformen kan bredden være 1,3 mm, lengden
30
5 mm, og avstanden mellom de to platene kan være 0,3 mm. Substratmaterialet
er Z-kuttet kvarts, med en relativ permittivitet på 4,0, og hver av platene er
produsert ved å avsette et lag av kobber, etterfulgt av lag av gull. Tykkelsen av
metalliseringslag er mellom 3 µm og 5 µm. Laget av gull beskytter kobberet fra
oksidering og er også et materiale som kan anvendes i kroppen. Platene kan
35
også være enkeltlag av kun gull eller sølv.
Det dielektriske materialet som separerer de to elektrodene kan også være
NO/EP2648636
41
eksponert i sondens 118 distale ende. Uttaksarrangementet 126 kan omfatte et
svært lite rør plassert i én ende av de eksponerte elektrodekantene. Røret kan
være integrert i sonden 118, f.eks. være inneholdt i det dielektriske materialet.
5
I en annen utførelsesformen kan elektrodene strekke seg utover det dielektriske
materialet og avgrense et hulrom i sondens distale ende. Hulrommet kan være
lukket, f.eks. separert fra vevlasten, ved et lokk (f.eks. et kvartsvindu) montert
mellom elektrodenes distale kanter. Plasmaet kan dannes i hulrommet, hvorved
det er delvis (i fravær av lokket) eller helt (der lokket er tilstedeværende)
10
omsluttet inni antennekonstruksjonen. Dette kan sikre at plasma opprettholdes i
all vevsomgivelser; dvs. det påvirkes ikke av vått vev, og termisk og ikketermisk plasma kan avgis for henholdsvis overflatekoagulering og sterilisering av
åpninger.
15
Fig. 3 viser komponenter av et eksempel på en RF-kanal som kan anvendes i
utførelsesformene drøftet ovenfor. I dette eksempelet anvendes en impulskilde
170 anvendes som primæroscillator. Impulsoscillatoren er anordnet til å
generere en pulsert (f.eks. kvadratbølge) utgangsstørrelse som har en stabil
(f.eks. fast) frekvens i området 10 KHz til 100 MHz og en impulssyklus på
20
mindre enn 1 % til større enn 90 %. Den pulserte utgangsstørrelsen til å slå
AV/PÅ en kraft-MOSFET 172, hvis operasjonsstatus bestemmer hvorvidt strøm
strømmer gjennom en primærspole 174 av en omformer 175 eller ei. Størrelsen
av bussen eller forsyningsspenningen VDD kan være justerbar (f.eks. av
anordningens kontroller) for å kontrollere størrelsen av spenningen av det
25
utgående RF-energi- eller målesignalet. Justering av VDD og/eller impulskildens
170 impulssyklus kan tilveiebringe et egnet middel for kontroll av RF-kraftnivået
produsert av generatoren.
Det kan hende at pulskildens 170 utgangsstørrelse ikke er tilstrekkelig til å drive
30
kraft-MOSFET-en 172, så en portdriver 176 kan være forbundet for å forsterke
pulskildens utgangsspenning, og for å tilveiebringe tilstrekkelig strøm til å
lade/utlade kraft-MOSFET-ens 172 inngangskapasitans for å sette innretningen i
stand til å bli slått PÅ og AV på en effektiv måte, dvs. strømmen, I, tilgjengelig
fra MOSFET-driveren, og innretningens inngangskapasitans, C, forbindes ved
35
hjelp av følgende ligning: I = C dvgs/dt, hvor dvgs er portkildespenningen som
kreves for å sette innretningen AV/PÅ, og dt er tiden for å skru innretningen
AV/PÅ-(stignings-/falltid + skru på/av-forsinkelse). Det enkeltendede MOSFET-
NO/EP2648636
42
arrangementet kan erstattes med et halvbro-arrangement omfattende to
serieforbundne
transistorer
eller
et
fullbro-arrangement
omfattende
fire
transistorer forbundet i en "H"-konfigurasjon. Disse konfigurasjonene er kjent for
en RF-ingeniør med erfaring innen feltet utforming av kraftforsyning med
5
svitsjmodus.
Omformerens 175 sekundærspole 178 er forbundet via en RF-tuner 180 mellom
den indre lederen 184 og ytre lederen 186 av et koaksialt transmisjonsmedium
182, som er skildret i fig. 3, ved hjelp av representative reaktive komponenter.
10
Erstatningskretsen med konsentrerte elementer ifølge denne oppstillingen er en
serieinduktans og en shunt (parallell)-kapasitans. I dette eksempelet fyller RFtuneren
180
to
funksjoner:
filtrering
av
sekundærspolens
178
pulserte
utgangsstørrelse for å hente ut et sinusoidalt RF-signal (grunnfrekvensen) for
føring til sonden 188, og tilveiebringelse av en reaktans som virker for å tilpasse
15
anordningens impedans til vevlasten 190. For enkelthets skyld er RF-tuneren
180 i fig. 3 vist som omfattende en variabel induktans 192 i serie med
sekundærspolen 178, og en variabel kapasitans 194 forbundet i parallell (shunt)
over generatorens utgang. Dette arrangementet kan endres til en variabel
seriekapasitans etterfulgt av en variabel shuntinduktans. Det kan være
20
foretrukket å anvend ett avstemmingselement med fast verdi (L eller C) og ett
variabelt
avstemmingselement
avstemmingselementer.
Det
(C
eller
kan
L)
være
snarere
enn
foretrukket
to
å
variable
plassere
shuntavstemmingselementet foran (eller før) serieavstemmingselementet. Det
kan være foretrukket å anvende ytterligere avstemmingselementer i nettverket,
25
dvs. en shuntforbundet kondensator etterfulgt av en serieforbundet inductor
etterfulgt
av
en
andre
shuntforbundet
kondensator.
Induktorene
og
kondensatorene kan også gjensidig byttes. Det kan være foretrukket å erstatte
med
en
enkelt
shuntkondensator
forbundet
over
utgangsomformeren som anvendes til å justere fasevinkelen mellom spenningen
30
og strømmen for å tilveiebringe kraftfaktorkorreksjon.
Applikatoren 188 kan være en parallellplatekondensator (eller parallellplatetransmisjonslinje for mikrobølgefrekvensanalyse) omfattende to metallplater
(aktiv og retur) separert av et lag dielektrisk materiale, f.eks. kvarts eller
35
keramikk, hvor hvert av metallagene er 4 µm kobber etterfulgt av 2 µm gull, og
platedimensjonene er 2 mm × 12 mm.
NO/EP2648636
43
Fig. 4 viser en mer detaljert versjon av RF-kanalen illustrert i fig. 3, i hvilken
komponentene som utfører funksjonene til RF-tuneren beskrevet ovenfor, er
vist. Komponenter som har samme funksjon som i fig 3., er gitt samme
5
henvisningstall og er ikke beskrevet på nytt.
I fig. 4 er omformerens sekundærspole forbundet med et lavpassfilter 196 som
henter ut det sinusoidal grunnsignalet fra den pulserte RF-utgangsstørrelsen.
Lavpassfilterets 196 utgangsstørrelse sendes inn i en variabel kondensator 198
10
som er serieforbundet i med omformerens 175 sekundærspole. I dette
eksempelet omfatter den variable kondensatoren 198 en flerhet (fire i dette
tilfellet) kondensatorer 201 som kan svitsjes selvstendig inn i eller ut av kanalen.
Hver kondensator 201 har en forbikoblingsbryter 202 som kan anvendes for å
svitsje ut den respektive kondensatoren når den lukkes ved å kortslutte platene
15
sammen. Forbikoblingsbryterne 202 betjenes av respektive kontrollsignaler C 1C4 produsert av kontroller 106. Kondensatorene 201 kan ha ulike kapasitanser,
f.eks. anordnet i en binær sekvens på 1×, 2×, 4× og 8× en grunnkapasitans.
På lignende måte er en variabel induktor 204 parallell (shunt)-forbundet med av
20
omformerens 175 sekundærspole i kondensatorkjedens 201 distale ende. I dette
eksempelet omfatter den variable induktoren 204 en flerhet (fire i dette tilfellet)
induktorer 206 som kan svitsjes selvstendig inn i eller ut av kanalen. Hver
induktor 206 har en forbikoblingsbryter 208 assosiert med den for at starten og
avslutningen av hvilke som helst av viklingene 206 skal kunne kortsluttes
25
sammen eller forbikobles. Forbikoblingsbryterne 208 betjenes av respektive
kontrollsignaler C5-C8 fra kontrolleren 106. Induktorene 208 kan ha ulike
induktanser, f.eks. anordnet i en binær sekvens på 1×, 2×, 4× og 8× en
grunninduktans for å tilveiebringe en så stor variasjon som mulig i mulige
lastimpedanser som systemet kan tilpasses med, dvs. dekke så mye av Smith-
30
diagrammet som mulig.
Fig. 5 viser en alternativ implementering av en variabel induktor 207. Her er en
elektromagnetisk trådspole 209 viklet rundt en stang av magnetisk materiale
211 for å danne induktoren for den avstemte kretsen. Den variable induktoren
35
207 opererer mekanisk ved å variere avstanden stangen 211 er satt inn i spolen
209.
Stangens
magnetiske
materiale
har
en
høy
relativ
permeabilitet
(fluksmultiplikator) for å muliggjøre en liten bevegelse av stangen 211 for å
NO/EP2648636
44
fremkalle en merkbar endring i spolens 209 induktans. Stangen 211 kan beveges
bakover og fremover langs aksen sin, under kontroll av et par elektromagneter
eller en enkelt elektromagnet og en kontrollkrets som gjør at strøm kan drives i
begge retninger langs viklingen. Alternativt kan en
5
aktuator basert
på
magnetostriktivt eller piezoelektrisk (PZT) materiale, anvendes til å bevege
staven.
I fig. 5, brukes en formagnetiseringsstrøm (I) på stangen DC (eller lavfrekvent)
strømkilde 213. Strømmen oppretter en magnetisk feltstyrke (H), hvor H =
10
antallet vindinger (N) × strøm (I) dividert med elektromagnetens eller viklingens
lengde (ℓ)), som virker for å endre verdien av relativ permeabilitet eller
magnetisering for å fremkalle en endring i induktans (L). Dette arrangementet
antar at magnetisering (M) er porporsjonal med relativ permeabilitet, som er en
funksjon av H, og at magnetiseringskurven er ikke-lineær, dvs. "S"-formet,
15
således er L = f(H) eller L = f(I).
I fig. 5 anvendes en induktor 215 for å sperre RF-signalet med høyere frekvens
fra å komme inn i strømkilde 213. Blokkeringsinduktorens 215 induktans mye
større enn avstemmingsinduktorens 211, som produserer høy nok induktiv
20
reaktans
til
å
sperre
RF-signalet.
En
DC-sperrekondensator
217
er
serieforbundet med utgangen av avstemmingskretsen for å sørge for at DCstrøm produsert av strømkilde 213 ikke kan strømme langs kabelsammenstilling,
gjennom applikator og inn i pasienten. Det magnetiske materialet 209 plassert
inni avstemmingsspolen 211 skal ha lavt tap på operasjonsfrekvensen, dvs.
25
jernstøv
eller
ferritt
kan
anvendes,
og
kan
fremvise
en
ikke-
lineær
magnetiseringsrespons på brukt felt for at induktansen skal kunne justeres ved
hjelp av dette arrangement. DC- eller det lavfrekvente formagnetiseringsfeltet vil
stille inn operasjonspunktet for RF-signalet.
30
Fig. 6 viser en ytterligere utførelsesform av en variabel induktor 219 som kan
anvendes i RF-avstemmingskretsen. Dette arrangementet ligner fig. 5 bortsett
fra at staven 209 av magnetisk materiale er erstattet med en ringkjerne 221, og
en separat induktiv vikling 223 anvendes for å bruke DC-feltet eller det
lavfrekente
35
AC-feltet
på
materialet
for
å
endre
magnetiseringen
eller
arbeidspunktet for å fremkalle en variasjon i verdien av avstemmingsinduktans,
som anvendes for å avstemme kretsen eller for å utføre tilpasningsfunksjonen.
NO/EP2648636
45
Tilbake til fig. 4, kan posisjonen til den variable kondensatoren 198 og variable
induktoren 204 reverseres. Oppfinnelsen kan også virke med en blanding
induktorer
5
og
kondensatorer
forbundet
både
parallelt
og
i
serie
med
omformerens sekundærspole, så lenge seriereaktansen og parallelreaktansen
kan justeres selvstendig.
I noen utførelsesformer kan det være ønskelig å forsterke RF-signalet som
sendes ut fra omformerens sekundærspole, ytterligere. En eller flere ytterligere
10
omformerkretser kan være tilveiebrakt for dette. Alternativt eller i tillegg kan en
kraftforsterker, f.eks. en mottaktsforsterker, halvbro, fullbro eller lignende, være
tilveiebrakt mellom sekundærspolen og den justerbare reaktansen (variabel
induktans eller kapasitans).
15
Fig. 4 viser også skjematisk ett eksempel på hvordan RG-signalets spenning og
strøm kan måles. En deteksjonsomformer (eller strømomformer) 210 kan ha en
primærspole serieforbundet med sekundærspolen av omformeren 175 (dvs. på
selve RF-kanalen). Spenningsomformer 210 kan også være forbundet på
primærsiden av overføring 175. En sekundærspole deteksjonsomformeren kan
20
være forbundet med jord slik at strøm i primærspolen (på RF-kanalen) eksiterer
et signal i sekundærspolen. Dette er kjent som en strømomformer (CT), der
primærviklingen normalt er en enkelt vinding for å minimere CT-ens effekt på
hovedkretsens ytelse, dvs. den vil kun innføre en liten induktans, som vil kunne
resoneres ut ved hjelp av en egnet kapasitansverdi forbundet over den (ved
25
behov).
En
lastmotstand
er
også
normalt
forbundet
over
CT-ens
sekundærvikling, slik at det kan hentes ut et spenningsnivå som er proporsjonalt
med strømmen som strømmer i kretsen. Det eksiterte signalets spenning V A
(som er porporsjonal med strømmen i primærspolen av strømomformer 210)
kommuniseres til kontrolleren 106 etter kondisjonering (i dette tilfellet ved hjelp
30
av
en
bufferforsterker
212
og
spenningsbegrensende
Zener-diode
214).
Spenningen kan måles ved hjelp av en reaktiv spenningsdeler 220 (implementert
ved hjelp av kondensatorer 216, 218 i dette eksempelet) parallelforbundet i med
omformerens
175
sekundærspole.
Spenningen
VB
som
er
koblet
fra
spenningsdeleren, kommuniseres til kontrolleren 106 etter kondisjonering (i
35
dette tilfellet ved hjelp av en buffer 222 og spenningsbegrensende Zener-diode
224). Ytterligere kondisjonering, f.eks. filtrering og korrigering, kan brukes på
hver av spenningene VA, VB før de sendes inn i kontrolleren.
NO/EP2648636
46
I en annen utførelsesformen kan spenningsdeleren 220 være inkorporert i den
parallelle justerbare reaktansen 204, dvs. selv om den totale parallelle
reaktansen kan være justerbar, kan ett eller to faste elementer være inkludert
5
for å tilveiebringe målesignalet som anvendes for å kontrollere systemet. En
ytterligere utførelsesform av spenningsdeler 220 er to serieforbundne resistorer,
hvor verdiene er valgt å være høye, dvs. større enn 10 kΩ, for å minimere
belastning
på
kretsen.
Resistorene
skal
også
være
ikke-induktive
på
operasjonsfrekvensen, f.eks. kan metallfilmresistorer være den mest egnede
10
kandidaten. I enda en annen utførelsesform kan spenningen også måles ved å
tappe av en vikling fra utgangsomformeren 175 på primær- eller sekundærsiden
eller ved å sette inn en ytterligere serieinduktans. Denne spenningen kan trenge
filtrering
og
klemming
før
de
sendes
inn
i
mikrokontrolleren
eller
grensesnittkortet.
15
Et beskyttende lavpassfilter 226 kan være forbundet mellom den justerbare
reaktansen og sonden for å hindre reflekterte mikrobølgesignaler i å komme inn i
RF-kanalen, noe som ellers kan forårsake skade på utgangstransistorene eller
resultere i at kretsen bryter ut i svingninger på en frekvens som er forskjellig fra
20
den ønskede operasjonsfrekvensen. Filteret kan også fjerne energi som er
tilstedeværende på uønskede frekvenser rundt RF- eller mikrobølgeområdet av
arbeidsfrekvenser.
Fig. 7 viser en skjematisk tegning av mikrobølgekanalens komponenter.
25
Mikrobølgekilden 228 sender ut en mikrobølgesignal som har en stabil (f.eks.
fast) frekvens. Utgangsstørrelsen fra mikrobølgekilden 228 sendes inn i en
variabel demper 230, som kontrollerer utgangsstørrelsens størrelse på grunnlag
av et kontrollsignal C9 fra kontrolleren (ikke vist). Utgangsstørrelsen fra den
variable demperen 230 sendes inn i en bryterenhet 232, som modulerer
30
utgangsstørrelsen på grunnlag av et kontrollsignal C10 fra kontrolleren. I praksis
vil enhet 230 og 232 kunne kombineres til én enkelt enhet ved hjelp av en
variabel demper med en responstid (tid før endring av signaldemping ved
mottak av det nye digitale inngangssignalene) som er rask nok til å la
innretningen virke som en modulator eller for å la systemet operere i pulsert
35
modus, dvs. dersom demperens responstid er 100 ns og systemet skal betjenes i
pulsert modus, hvor impulsbredden må være 5 ms og av-tiden mellom impulser
er 20 ms, så kan denne innretning kan ganske lett anvendes for å tjene to
NO/EP2648636
47
formål. Bryterenhetens 232 utgangsstørrelse mottas av en kraftforsterker 234,
som forsterker mikrobølgesignalet til et kraftnivå som er egnet for å fremkalle en
nyttig terapeutisk effekt. Utgangsstørrelsen fra kraftforsterkeren 234 sendes inn
i den første porten av en sirkulator 236. Sirkulatoren 236 isolerer forsterkeren
5
fra reflekterte signaler som beveger seg tilbake fra sonden. Ethvert reflektert
signal som mottas tilbake ved sirkulatorens andre port, rettes ut av den tredje
porten til en kraftdumplast 238.
Fremover signalet fra forsterkeren sendes ut fra sirkulatorens andre port, som er
10
forbundet med en fremover-retningskobler 240, som kobler en porsjon av det
fremoverrettede
signalet
inn
i
en
detektor
242.
Detektorens
242
utgangsstørrelse er forbundet med kontrolleren. Fremover-retningskoblerens
240 utgangsstørrelse sendes inn i en bakover-retningskobler 244, som kobler en
porsjon av ethvert reflektert signal inn i en detektor 246. Detektorens 246
15
utgangsstørrelse er forbundet med kontrolleren. Bakover-retningskoblerens 244
utgangsstørrelse sendes inn i et mikrobølgeavstemmingsnettverk 248 som har
en justerbar impedans. Avstemmingsnettverkets 248 utgangsstørrelse sendes
inn i en fremover-retningskobler 250 og bakover-retningskobler 252 for å koble
en porsjon av det fremoverrettede og reflekterte signalet henholdsvis inn i
20
detektor
254,
256
på
en
lignende
måte
som
fremover-
og
bakover-
retningskoblerene 240, 244. Detektorenes 254, 256 utgangsstørrelser forbindes
med kontrolleren. Denne oppfinnelsen er ikke begrenset til anvendelsen av
diodedetektorer,
dvs.
log-størrelsedetektorer,
homodyne
fase-
og
størrelsedetektorer, heterodyne fase- og størrelsedetektorer eller Exclusive OR25
port (ExOR)-fasedetektorer kan anvendes for å implementere 242, 246, 254 og
256. Evnen til å hente ut faseinformasjon så vel som størrelsesinformasjon er
gunstig med hensyn til å kunne foreta nøyaktige justeringer av RF- og
mikrobølgeavstemmingsnettverkene, tilveiebringe en større grad av kontroll og
forbedre tilpasningssystemets ytelse med hensyn til tilgjengelige impedanser
30
som kan det kan tilpasses til, men oppfinnelsen er ikke begrenset av behovet for
å hente ut fase- så vel som størrelsesinformasjon for å kontrollere systemet.
Måleinformasjonen på RF- og/eller mikrobølgekanalen kan dannes ved kun å
måle faseinformasjon.
35
Kontrolleren kan anvende utgangsstørrelsene fra diodedetektorene (eller andre
typer detektorer) 242, 246, 254, 256 for å bestemme kraftmengden som leveres
til lasten (f.eks. vev eller gassplasma) og/eller som et middel for å kontrollere
NO/EP2648636
48
avstemmingsnettverkets 248 impedans for å minimere den reflekterte kraften,
og tilpasse
energien
produsert
av
generatoren
til
vevslastens
skiftende
impedans, for å tilveiebringe optimal effektivitet av energilevering til vev og
optimal systemytelse med hensyn til minimering av komponentoppvarming på
5
grunn
retur
av
energi
til
generatoren,
og
nøyaktig
kvantifisering
av
energilevering til målvev.
Avstemmingsnettverket
248
i
fig.
7
omfatter
tre
PIN-diodebrytere
258
shuntforbundet med mikrobølgekanalen. Hver PIN-diodebryter 258 har en
10
selvstendig
DC
eller
relativt
lav
frekvens,
dvs.
opptil
10 kHz,
spenningskontrollsignal C11-C13 (produsert av kontrolleren) for å kontrollere dens
status. PIN-diodebrytere opererer for å svitsje en respektiv shuntkapasitans 260
(som kan være dannet av et stykke transmisjonslinje, dvs. mikrostrip eller
koaksial) inn i mikrobølgekanalen. Serieinduktorer 262 (som også kan være et
15
stykke
transmisjonslinje)
Kombinasjonen
av
er
vist
forbundet
shuntkapasitans
og
mellom
shuntelementene.
serieinduktans
danner
et
avstemmingsnettverk eller filter, og evnen til å svitsje enkeltelementer som
danner den totale kapasitans- eller induktansverdien, inn og ut lar nettverket
fungere som et variabelt avstemmingsfilter. For å øke avstemmingsområdet, kan
20
antallet elementer i nettverket økes. De faste verdiene for shuntkapasitans som
utgjør den totale verdien av avstemmingskapasitans, kan vektes, dvs. vektes
binært, for å tilveiebringe så store variasjonsområder som mulig. Posisjonen til
induktorene og kondensatorene som danner avstemmingsnettverket, kan byttes
med hverandre, dvs. induktorene kan være shuntforbundet, og kondensatorene
25
kan være serieforbundet. Kapasitans- og induktansverdier som anvendes i
nettverket, kan erverves ved å sette inn transmisjonslinjer av varierende lengde
mellom shuntelementene, og/eller mellom transmisjonslinjene og bryterne som
er shuntforbundet over avstemmingselementet, dvs. en lengde transmisjonslinje
med fysisk lengde lik én åttendedel av den bundne bølgelengden vil produsere
30
en induktiv reaktans av lik verdi som transmisjonslinjens karakteristiske
impedans.
Avstemmingsnettverket 248 kan implementeres på andre måter. Fig. 8 viser et
alternativt arrangement i hvilket en flerhet første varaktordioder (eller kraft-PIN-
35
dioder) 264 er serieforbundet på mikrobølgekanalen, og en flerhet andre
varaktordioder
(eller
kraft-PIN-dioder)
266
er
parallellforbundet
med
mikrobølgekanalen. Kontrollerbare DC-formagnetiseringssignaler C14-C19 brukes
NO/EP2648636
49
for å kontrollere spenningen over hver varaktordiode 264, 266, for å modifisere
lengden
av
deplesjonsområdet,
som
i
sin
tur
varierer
kapasitansen.
Blokkeringsinduktorer 268 hindrer mikrobølgeenergi i å gå tilbake til DC-kilden.
Disse induktorer kan være utført i mikrostrip, dvs. en trykt induktor eller små
5
spoler av tråd. På denne måten virker serievaraktordiodene som en del av en
transmisjonslinje som har en elektrisk lengde som kan variere med opptil
hvor λ er mikrobølgeenergiens bølgelengde. Varaktordiodene med parallelleshunt
kan virke som en stubbe som har en elektrisk lengde som kan variere med opptil
En DC-sperrekondensator 270 er forbundet mellom avstemmingsnettverket
10
og sonden for å hindre DC- eller lavfrekvente AC-strømmer i å bli levert til
pasienten, dvs. den tilveiebringer en DC-isolasjonsbarriere for pasienten.
Fig. 9 viser et annet alternativt arrangement for avstemmingsnettverket,
implementert ved hjelp av mikrostripstubber. I dette eksempelet er tre
15
mikrostripstubber
272
som
har
forskjellige
lengder,
forbundet
med
en
mikrostriplinje på mikrobølgekanalen. Hver stubbe 272 kan svitsjes selvstendig
mellom kortslutning (lukket bryterkontakt eller overgang) og åpen krets (åpen
bryter eller kanal) ved hjelp av PIN-diode (eller elektromekaniske) brytere 274
under kontroll av DC-signaler C20-C22. Transmisjonslinjen som utgjør stubben
20
272 kan settes til en lengde som representerer et område av reaktanser
(kapasitive eller induktive) eller impedanser. Arrangementet vist i fig. 9 gjør det
mulig å velge åtte ulike avstemmingsposisjoner, dvs. 2 3. Som i eksempelet i fig.
7,
er
induktorer
276
vist
serieforbundet
mellom
shuntstubbene.
Disse
induktorene er vist her som tynne transmisjonslinjer utført i mikrostriplinje ved å
25
trykking av linjer på et dielektrisk materiale som er smalere en linjene som
utgjør
transmisjonslinjens
karakteristiske
impedans.
Andre
transmisjonslinjekonfigurasjoner, hvor linjens bredde/diametere og/eller lengde
gjør
muliggjør
utførelsen
av
induktorer
med
påkrevd
induktans
på
operasjonsfrekvensen, kan også anvendes. Denne konfigurasjonen er ikke
30
begrenset til å anvende induktorer 276, dvs. bredden av mikrostriplinjen kan
økes til å bli større enn det som kreves for å danne en linje med impedans lik
transmisjonslinjens
karakteristiske
impedans,
for
å
produsere
en
avstemmingskapasitans snarere enn en avstemmingsinduktans.
35
I et annet eksempel kan transmisjonslinjestubber eller bølgelederstykker
(rektangulære eller sylindriske) som utgjør stubbene, anvendes i stedet for
NO/EP2648636
50
mikrostripstubber, og koaksiale basunledd-konstruksjoner implementeres for å
variere fase.
Fig. 10 og 11 viser henholdsvis en krets med konsentrerte elementer 300 for RF5
kanalen og en krets med fordelte elementer 302 for mikrobølgekanalen som kan
anvendes for å analysere den elektrokirurgiske anordningens operasjon.
Fig. 10 viser en RF-generator 304 med kildeimpedans 306 forbundet med en
avstemmingskrets
10
med
konsentrerte
elementer,
omfattende
en
variabel
seriekondensator 308 etterfulgt av en variabel shuntforbundet induktor 310. En
transmisjonslinje
(dvs.
shuntkondensator
312,
koaksialkabel-sammenstilling)
og
sonden
er
representert
er
representert
som
en
ved
ytterligere
shuntkondensator 314. Vevlasten vises som shuntmotstand 316. Dersom
koaksialkabelsammenstillingen er en Sucoform 86, som er en 2,2 mm diameter
15
halvstiv kabelsammenstilling fra Huber & Huhner, så er kapasitansen per meter
95 pF, følgelig, dersom koaksial kabelsammenstilling er 2 m lang, så er dens
kapasitans 190 pF. På RF-frekvensene av interesse for implementering denne
oppfinnelsen kan sonden behandles som en parallelplatekondensator. Dersom
applikatoren med parallellplate-transmisjonslinje med konfigurasjonen som er
20
kort beskrevet ovenfor anvendes, hvor separasjonsavstanden er 0,6 mm,
bredden er 2 mm, lengden er 12,7 mm og kvarts med en relativ permittivitet på
4,1 er innskutt mellom de to platene, så er dens kapasitans 1,53 pF. En
representativ vevsimpedans som kan anvendes i modellen for RF-kutting, er en
motstand
25
på
mellom
1 kΩ
og
100 kΩ,
derfor
må
det
variable
avstemmingsnettverket, i RF-avstemmingssystemet med konsentrerte elementer
vist i fig. 10, tilpasse kildeimpedansen med en kapasitans med verdi 191,53 pF
parallelt med en variabel motstandsverdi på mellom 1 kΩ og 100 kΩ.
Analysen av mikrobølgekanalen vist i fig. 11, er basert på et fordelt nettverk av
30
impedanser, hvor hvert element er representert som en kompleks impedans.
Mikrobølgegenerator 318 er vist serieforbundet med generatorens 320 impedans
og er nominalt 50 Ω. Kildeimpedansen er forbundet med en mikrobølgetuner
med fordelte elementer bestående av fire serieforbundne faste impedanser 322,
324, 326, 328 og tre shuntforbundne variable impedanser 330, 332, 334
35
forbundet mellom de ovennevnte serieimpedansenes distale og proksimale
ender.
Avstemmingsnettverkets
utgangsstørrelse
forbindes
med
koaksialkabelsammenstillingen, som har en nominal impedans 336 på 50 Ω.
NO/EP2648636
51
Koaksialkabelkonstruksjonens distale ende er forbundet med sonden, som er
modellert som en parallellplate-transmisjonslinje, hvis impedans 338 er gitt av
følgende
uttrykk:
5
hvor h er tykkelsen av det dielektriske materialet, w er bredden av de parallelle
platene og ε, er den relative permittiviteten av det dielektriske materialet. I en
bestemt utførelsesform som anvendes for å implementere den foreliggende
oppfinnelsen, er w = 2 mm, h, h = 0,6 mm og εr = 4,2, som gir en
10
applikatorimpedans Zsonde på 55,19 Ω.
Representative vevstypers (i dette tilfellet lever og kolon) impedans 340 på
mikrobølgefrekvensen av interesse, kan beregnes ved hjelp av verdier av
dielektrisk konstant og konduktivitet målt eller beregnet på frekvensene av
15
interesse. De dielektriske egenskapene på tre frekvenser av interesse er gitt i
tabell 1 nedenfor:
Tabell
1:
Dielektriske
egenskaper
av
representativt
biologisk
vev
på
mikrobølgefrekvensene av interesse for implementering av den foreliggende
oppfinnelsen
Vev
Frekvens (GHz)
Konduktivitet (S/m)
Dielektrisk konstant
Kolon
2,45
2,0383
53,879
Lever
2,45
1,6864
43,035
Kolon
5,8
5,5701
48,456
Lever
5,8
4,6417
38,13
Kolon
14,5
18,072
35,613
Lever
14,5
14,448
27,222
20
For å oppnå vevenes impedanser på mikrobølgefrekvensene av interesse, kan
bulkverdien eller TEM-planbølgetransmisjonen i et infinitt medium være antatt.
For et dielektrisk materiale som is absorberende, er uttrykket for beregning av
25
impedans
som
følger:
NO/EP2648636
52
hvor Z er impedansen i ohm (Ω), ω er vinkelfrekvensen (2πf), hvor ƒ er frekvens
i Hertz (Hz) , µ = µ0µ, er permeabiliteten av fritt rom multiplisert med det
magnetiske materialets relative permeabilitet, ε = ε 0ε, er permittiviteten av fritt
5
rom multiplisert med det dielektriske materialets relative permittivitet, og ρ er
det biologiske materialets tetthet i kg/m3.
Omdanning
til
firkantbølger,
og
påfølgende
separasjon
av
firkanten
av
impedansen gitt i den foregående ligningen, i reelle og imaginære deler gir:
10
Dersom modulusen beregnes fra dette uttrykket, og kvadratroten tas, kan
impedansens størrelse bestemmes for representative vevsmodeller på de ulike
frekvensene av interesse. Denne informasjon er gitt i tabell 2 nedenfor:
15
Tabell 2: Størrelse av impedans for lever og kolon på frekvenser av interesse
Vev
Frekvens (GHz)
|Z| (Ω)
Kolon
2,45
50,38
Kolon
5,8
52,53
Kolon
14,5
58,08
Lever
2,45
56,30
Lever
5,8
59,02
Lever
14,5
65,99
Impedansverdiene kan beregnes ved å bestemme de reelle og imaginære delene
av Z. Disse impedansene er gitt i tabell 3 nedenfor:
20
Tabell 3: Reelle og imaginære deler for impedansen av lever og kolon på
mikrobølgefrekvenser av interesse
Vev
Frekvens (GHz)
(Z) (Ω)
(Z) (Ω)
|Z| (Ω)
Fasevinkel (°)
Kolon
2,45
49,92
6,80
50,38
7,75
Kolon
5,8
51,76
8,94
52,53
9,80
NO/EP2648636
53
Vev
Frekvens (GHz)
(Z) (Ω)
(Z) (Ω)
|Z| (Ω)
Fasevinkel (°)
Kolon
14,5
55,80
16,09
58,08
16,08
Lever
2,45
55,75
7,85
56,31
8,02
Lever
5,8
58,06
10,59
59,02
10,33
Lever
14,5
63,22
18,93
65,99
16,66
Sonden kan også ta form av en kvartbølgeomformer ved å gjøre sondens
elektriske lengde lik et odde multiplum av en fjerdedel av bølgelengden som er
lastet på operasjonsfrekvensen. Dette arrangementet kan anvendes for å
5
fremkalle
en
statisk
impedanstilpasning
mellom
50
Ω
(eller
annen
transmisjonslinje og energikilde med fast impedans) transmisjonslinjen 112 og
te ikke-50 Ω vevsimpedansen 451.
Fra mikrobølgeavstemmingssystemet med fordelte elementer, representert ved
10
et impedansverdiområde og variable/faste linjelengder og vist i fig. 11, må de
variable
elementene
330,
332,
334
i
tilpasse
kildeimpedansen 320 til vevsimpedansen 340 når koaksialkabelsammenstillingen
(med impedans 336) og sonden (med impedans 338) er forbundet mellom
tunerens utgangsport og vevet som er i kontakt med sonden.
15
Fig. 12 og 13 illustrerer riss av et eksempel på sonde 342 som har en topolet
antennekonstruksjon som kan anvendes med oppfinnelsen. Sonden 342 har en
0,6 mm tykk parallelplate-transmisjonslinje 344 forbundet med en koaksialkabel
346. Sonden er egnet for operasjon på 2,45 GHz, 5,8 GHz og 14,5 GHz.
20
Koaksialkabelen 346 omfatter en indre leder 348, en ytre leder 350 og et
dielektrisk materiale 352 som separerer den indre og ytre lederen 348, 350. I
koaksialkabelens 346 distale ende kan den indre og ytre lederen 348, 350 ha
fremspringende porsjoner 354, 356 som strekker seg bort fra det dielektriske
materialet 352. Parallellplate-transmisjonslinjen 344 er innskutt mellom de
25
fremspringende porsjonene 354, 356 slik at dens proksimale ende støter mot
koaksialkabelens distale ende. Den fremspringende porsjonen 356 av den indre
lederen er anordnet til å komme i kontakt med et øvre ledende lag 358 av
transmisjonslinjen 344, og den fremspringende porsjonen 354 av den ytre
NO/EP2648636
54
lederen er anordnet til å komme i kontakt med et nedre ledende lag 360 av
transmisjonslinjen 344.
Et gap 362 er tilveiebrakt mellom det øvre ledende lagets proksimale kant og
5
koaksialkabelens distale ende for å utføre en grad av statisk impedanstilpasning
på frekvensene av interesse så vel som for å hindre kortslutning mellom den
indre og ytre lederen.
En
10
plastrørbærer
364
er
montert
over
sammenføyningen
mellom
transmisjonslinjen 344 og koaksialkabelen 346. Plastrørbærerens 364 indre
diameter er større enn koaksialkabelens 346 ytre diameter for at den skal kunne
settes på over kabelen. Den enden av røret som kommer i kontakt med
koaksialkabelen kan være avsmalnet eller rundet i hjørnene for å hindre den i å
skade innerveggen av instrumentkanalen av et kirurgisk endoskop (eller annen
15
kirurgisk innretning som anvendes til å innføre innretningen i kroppen) under
innsettings- og/eller uttaksprosessen. En monteringskonstruksjon 368, f.eks. lim
eller lignende, er festet mellom koaksialkabelen 346 og rørbæreren 364 for å
fastgjøre kabelen på plass. På lignende måte er monteringsblokker 366 (f.eks.
lim eller fast materiale) festet mellom transmisjonslinjen 344 og rørbæreren 364
20
for å fastgjøre transmisjonslinjen på plass og hindre fukt eller vev i å komme inn
i konstruksjonen.
I en bestemt utførelsesform kan transmisjonslinjen omfatte et 0,61 mm tykt
sjikt 368 av TRF-41 (dielektrisk konstant 4,1 og tapstangent 0,0035) eller et
25
hardt kvartsmateriale med en lignende dielektrisk konstant og tapstangent eller
en egnet mikrobølgekeramikk med lavt tap. Koaksialkabelen 346 har en ytre
diameter
på
omtrent
2,2 mm
og
en
pinnediameter
på
0,574 mm.
Koaksialkabelen 346 som anvendes i utførelsesformen er UT 85C-LL (fra MicroCoax),
30
men
innretningen
er
ikke
begrenset
til
denne
bestemte
kabelsammenstillingen, dvs. Sucoform 86 fra Huber & Suhner kan også
anvendes for å tilveiebringe lignende samlet ytelse for innretningen.
De ledende lagene 358, 360 på parallelplate-transmisjonslinjen 344 går rett til
den sjiktets 368 distale ende og er 2,002 mm brede. Disse ledende lagene kan
35
være dannet av et lag kobber etterfulgt av et lag gull, kun et lag gull, eller kun
et lag sølv. Metalliseringslaget kan avsettes direkte på substratet. I den
bestemte utførelsesformen er skiven 368 2,6 mm bred. Denne konstruksjonen er
NO/EP2648636
55
kjent
som
impedansen
en
Zo
parallellplate-transmisjonslinje,
beregnes
ved
hjelp
av
der
ligningen
den
gitt
karakteristiske
ovenfor.
For
et
kvartsdielektrikum med en dielektrisk konstant på 4,2, dielektrisk tykkelse på
0,6 mm, og bredde på 2 mm, er konstruksjonens karakteristiske impedans
5
55,19 Ω. Dersom applikatorkonstruksjonen skulle inneholde et infinitt grunnplan,
dvs. bredden av toppmetalliseringslaget (det aktive laget) er mye smalere enn
bredden av bunnmetalliseringslaget (returlaget), så ville konstruksjonen vært
kjent som en mikrostriplinjer snarere enn en parallellplatelinje. Andre kjente
transmisjonslinje-konstruksjoner kan også vurderes for implementering av
10
denne innretningen, f.eks. koplanare linjer, opphengt striplinje, etc. Bærerøret
364 kan være et polypropylenrør som har en ytre diameter på 3,1 mm, og skal
ha en god glidende passform inni et kirurgisk endoskop med en indre diameter
på 2,6 mm. Dette gir en veggtykkelse på omtrent 0,25 mm. Materialet og
tykkelsen er ikke kritisk; nylon eller polyetylen kan anvendes, eller et antall
15
andre plastmaterialer. Transmisjonslinjens kanter kan være skråfaset slik at
sonden vil sitte på plass like nedenfor rørets diameter.
Røret kommer 5 mm langs transmisjonslinjens 344 lengde. Overlappingen med
koaksialkabelen er 5 mm her, men kan være så lang som nødvendig.
20
Grensesnittet bør foretrukket være skråfaset, dvs. med en vinkel på 45°. Røret
kan være kort nok til å komme gjennom et bøyd endoskop. Hovedformålet med
røret er å støtte sonden og holde den fast i enden av endoskopet. I praksis kan
røret være opptil eller lengre enn 60 mm siden det kan være ønskelig at
instrumentet (strålebladet) å springe ut fra enden av instrumentkanalen med
25
opptil eller mer enn 50 mm, samtidig som det opprettholdes en grad av stivhet
eller styrke som trengs for at strålestykket skal kunne skyves inn i vev uten å
bøyes eller forvris. I noen tilfeller skal røret overhodet ikke springe ut fra enden
av instrumentkanalen, ettersom dette kan redusere sikt og gjøre det vanskelig å
håndtere instrumentet.
30
Monteringkonstruksjonen 368 og monteringsblokker 366 kan dannes av nesten
hvilket som helst materiale som kan anvendes til å holde konstruksjonen på
plass, ettersom dette materialet ikke påvirker innretningens ytelse dersom det
holdes borte fra sondekantene og koaksialkabelens plugg.
35
Gapet 362 mellom det øvre ledende laget 358 og koaksialkabelen er 0,5 mm.
Dette gapet er kritisk siden det tilveiebringer en statisk impedanstilpasning
NO/EP2648636
56
mellom sondens stråleporsjon og representativt biologisk vev i kontakt med
endestykket
av
innretningen
som
stråler
energi
på
den
utvalgte
mikrobølgefrekvensen, dvs. 5,8 GHz, til vevet.
5
Sondens
sentrum
er
forskjøvet
med
omtrent
0,5 mm
(0,53 mm)
fra
koaksialkabelens sentrum. Det ytre rørets akse er omtrent 0,3 mm ovenfor
sondens sentrum, men trenger kun å passe over sammenstillingen og holde
komponentene på plass.
10
The dielektriske sjiktet 368 kan være like over en kvart eller trekvart
bølgelengde lang på operasjonsfrekvensen (iberegnet belastningen forårsaket av
det dielektriske materialet) slik at en standbølge ikke vil kobles sterkt til et
bærende plastrør nær sondens utgangspunkt. Dette innebærer at valget av
rørmateriale ikke er kritisk med hensyn til dets elektriske ytelse, dvs. tapsfaktor
15
eller dielektrisk konstant. Sammensetningens lengde kan utvides til et hvilket
som helst odde multiplum av en fjerdedel av bølgelengden som er lastet på
frekvensen av interesse.
Fig. 14 viser en komplett systemdiagram for elektrokirurgisk anordning 400
20
ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen som har en separat målekanal. I denne
utførelsesformen har mikrobølgekanalen en mikrobølge-frekvenskilde 402, en
kraftkontrollmodul omfattende en variabel demper 404 kontrollert av kontroller
406 via kontrollsignal V10, og en signalmodulator 408 kontrollert av kontroller
406 via kontrollsignal V11, og en forsterkermodul omfattende drivforsterker 410
25
og kraftforsterker 412, for å generere foroverrettet mikrobølge-EM-stråling for
levering fra en sonde 420 med et kraftnivå som er egnet for behandling. Etter
forsterkermodulen fortsetter mikrobølgekanalen med en koblingsmodul for
mikrobølgesignal (som er del av mikrobølgesignaldetektoren), omfattende en
sirkulator 416 forbundet for å levere mikrobølge-EM-energi fra kilden til sonden
30
langs en vei mellom sin første og andre port, en fremkobler 414 ved
sirkulatorens 416 første port og en reflektert kobler 418 ved sirkulatorens 416
tredje port. Etter å ha passert gjennom den reflekterte kobleren, absorberes
mikrobølge-EM-energien
fra
den
tredje
porten
i
en
kraftdumplast
422.
Koblingsmodulen for mikrobølgesignal inkluderer også en bryter 415 som
35
betjenes av kontrolleren 406 via kontrollsignal V 12, for å forbinde enten det
fremoverkoblede signalet eller det reflekterte koblede signalet til en heterodyn
mottaker for deteksjon
NO/EP2648636
57
For å skape målekanalen i denne utførelsesformen, anvendes en kraftsplitter 424
(f.eks. en 3 dB kraftsplitter) for å dele signalet fra kilden 402 i to grener. I en
alternativ utførelsesform, kan kraftsplitteren 424 være en utelukket, og en
5
separat kilde kan anvendes for målekanalen. En gren fra kraftsplitteren 424
utgjør mikrobølgekanalen, og har komponentene beskrevet ovenfor forbundet
derpå.
Den
andre
grenen
utgjør
målekanalen.
Målekanalen
forbikobler
forsterkeroppstillingen på mikrobølgekanalen, og er følgelig anordnet til å levere
en signal med lav kraft fra sonden. I denne utførelsesformen kan en primær
10
kanalvalgbryter 426 som kontrolleres av kontrolleren 406 via kontrollsignal V 13,
betjenes til å velge et signal fra enten mikrobølgekanalen eller målekanalen som
skal leveres til sonden. Et høybåndpassfilter 427 er forbundet mellom den
primære
kanalvalgbryteren
426
og
sonden
420
for
å
beskytte
mikrobølgesignalgeneratoren fra lavfrekvente RF-signaler.
15
Målekanalen i denne utførelsesformen inkluderer komponenter anordnet til å
detektere fasen og størrelsen av kraft reflektert fra sonden, som kan gi
informasjon om materialet f.eks. biologisk vev som er tilstedeværende i sondens
distale ende. Målekanalen omfatter en sirkulator 428 forbundet for å levere
20
mikrobølge-EM-energi fra kilden 402 til sonden langs en vei mellom sin første og
andre port. Et reflektert signal som returneres fra sonden rettes inn i
sirkulatorens 428 tredje port. Sirkulatoren 428 anvendes for å tilveiebringe
isolering mellom fremoversignalet og det reflekterte signalet for å forenkle
nøyaktig måling. Ettersom sirkulatoren ikke tilveiebringer fullstendig isolasjon
25
mellom sin første og tredje port, dvs. noe av fremoversignalet kan bryte
gjennom til den tredje porten og forstyrre det reflekterte signalet, anvendes
imidlertid
en
bærerannulasjonskrets
som
legger
inn
en
porsjon
av
fremoversignalet (fra fremkobler 430) tilbake til signalet som kommer ut av den
tredje porten (via injeksjonskobler 432). Bærerannulasjonskretsen inkluderer en
30
faseregulator 434 for å sørge for at den innlagte porsjonen er 180° ute av fase
med ethvert signal som bryter gjennom til den tredje porten fra den første
porten for å nulle det ut. Bærerannulasjonskretsen inkluderer også en
signaldemper 436 for å sørge for at den innlagte porsjonens størrelse er den
samme som ethvert gjennombruddsignal.
35
For å kompensere eventuell drift i fremoversignalet, er en fremkobler 438
tilveiebrakt på målekanalen. Fremkoblerens 438 koblede utgangsstørrelse og det
NO/EP2648636
58
reflekterte signalet fra sirkulatorens 428 tredje port er forbundet med respektiv
inngangsterminal av en bryter 440, som betjenes av kontrolleren 406 via
kontrollsignal V14 for å forbinde enten det koblede fremoversignalet eller det
reflekterte signalet til en heterodyn mottaker for deteksjon.
5
Bryteren 440 sin utgangsstørrelse (dvs. utgangsstørrelsen fra målekanalen) og
bryteren
415
sin
utgangsstørrelse
(dvs.
utgangsstørrelsen
fra
mikrobølgekanalen) er forbinde med en respektiv inngangsterminal av en
sekundær kanalvalgbryter 442, som kan betjenes av kontrolleren 406 via
10
kontrollsignal V15 i kombinasjon med den primære kanalvalgbryteren, for å sørge
for at målekanalens utgangsstørrelse forbindes med den heterodyne mottakeren
når
målekanalen
utgangsstørrelse
forsyner
energi
forbindes
til
med
sonden,
den
og
at
mikrobølgekanalens
heterodyne
mottakeren
når
mikrobølgekanalen forsyner energi til sonden.
15
Den
heterodyne
mottakeren
størrelsesinformasjonen
fra
anvendes
signalet
som
for
å
sendes
hente
ut
av
ut
den
fase-
og
sekundære
kanalvalgbryteren 442. I utførelsesformen vist i fig. 14 anvendes en enkelt
heterodyn mottaker. En dobbel heterodyn mottaker (inneholdende to lokale
20
oscillatorer og miksere) til å blande kildefrekvensen ned to ganger før signalet
kommer inn
i
kontrolleren, kan
anvendes ved behov. Den
heterodyne
mottakeren omfatter en lokal oscillator 444 og en mikser 448 til å blande ned
signalet som sendes ut av den sekundære kanalvalgbryteren 442. Det lokale
oscillatorsignalets frekvens velges slik at utgangsstørrelsen fra mikseren 448 er
25
på en mellomfrekvens
som er
egnet til å mottas i
kontrolleren 406.
Båndpassfilter 446, 450 er tilveiebrakt for å beskytte den lokale oscillatoren 444
og kontrolleren 406 fra de høyfrekvent mikrobølgesignalene.
Kontrolleren 406 mottar den heterodyne mottakerens utgangsstørrelse og
30
bestemmer (f.eks. henter ut) informasjon fra den som viser fase og størrelse av
de
fremoverrettede
og/eller
reflekterte
signalene
på
mikrobølge-
eller
målekanalen. Denne informasjonen kan anvendes til å kontrollere leveringen av
kraftig mikrobølge-EM-stråling på mikrobølgekanalen eller kraftig RF-EM-stråling
på
35
RF-kanalen.
En
bruker
kan
samvirke med
kontrolleren
406
via et
brukergrensesnitt 452, som drøftet ovenfor.
RF-kanalen vist i fig. 14 omfatter en RF-frekvenskilde 454 forbundet med en
NO/EP2648636
59
portdriver 456 som kontrolleres av kontrolleren 406 via kontrollsignal V 16.
Portdriveren 456 forsyner et operasjonssignal for en RF-forsterker 458, som i
utførelsesformen er et halvbro-arrangement. Drain-spenningen til halvbroarrangementet
5
kan
kontrolleres
via
en
variabel
DC-forsyning
460.
En
utgangsomformer 462 overfører det genererte RF-signalet videre til en linje for
levering til sonden 420. A lavbåndpassfilter 464 er forbundet på den linjen for å
beskytte RF-signalgeneratoren fra høyfrekvente mikrobølgesignaler.
En strømomformer 466 er forbundet på RF-kanalen for å måle strømmen som
10
leveres
til
vevlasten.
En
spenningsdeler
468
(som
kan
ha
uttak
på
utgangsomformeren) anvendes for å måle spenningen. Disse mekanismene for
måling av spenning og strøm er drøftet ovenfor med henvisning til fig. 4.
Utgangssignalene fra spenningsdeleren 468 og strømomformer 466 (dvs.
spenningsutgangsstørrelser som viser spenning og strøm) er forbundet direkte
15
med kontrolleren 406 etter kondisjonering ved respektive bufferforsterkere 470,
472 og spenningsklemmende Zener-dioder 474, 476, 478, 480 (vist som signal
B og C i fig. 14).
For å derivere faseinformasjon, er spenningsog strømsignalene (B og C) også
20
forbundet
med
en
fasesammenligner
482
(f.eks.
en
EXOR-port)
hvis
utgangsspenning integreres av RC-krets 484 for å fremkalle en spenningsutgang
(vist som A i fig. 14) som er porporsjonal med faseforskjellen mellom spenningsog strømbølgeformene. Denne spenningsutgangsstørrelsen (signal A) er direkte
forbundet med kontrolleren 406.
25
Mikrobølge-/målekanalen og RF-kanalen er forbundet med en signalkombinator
114,
som
fører
begge
signaltyper
separat
eller
samtidig
langs
kabelsammenstilling 116 til sonden 420 som drøftet ovenfor med henvisning til
fig. 1.
30
Fig. 15 viser et fullstendig systemdiagram for elektrokirurgisk anordning 500
som ligner systemet vist i fig. 14, men inkluderer også komponenter for
tilpassing eller avstemming av signalene på mikrobølge- og RF-kanalene.
Komponenter som er felles for fig. 14 og 15 er gitt samme henvisningstall og er
35
ikke beskrevet på nytt.
På
mikrobølgekanalen
er
en
impedansregulator
502
forbundet
mellom
NO/EP2648636
60
forsterkermodulen
og
sonden.
Impedansenregulator
502
kontrolleres
av
kontroller 406 via kontrollsignal V 17. En sirkulator 504 virker som en isolator
mellom
forsterkermodulen
og
impedansregulatoren
502
for
å
beskytte
kraftforsterkeren 412 fra reflekterte signaler. En fremkobler 506 forbundet
5
mellom kraftforsterkeren 412 og sirkulatoren 504 kobler ut et kraftforsterkerovervåkingssignal. En fremkobler 508 og reflektert kobler 510 er forbundet
mellom sirkulatoren 504 og impedansregulatoren 502 for å tilveiebringe
informasjon
om
fremoverrettede
og
reflekterte
kraftsignaler
på
mikrobølgekanalen før impedansenregulatoren 502. En fremkobler 512 og
10
reflektert kobler 514 er forbundet mellom impedansregulatoren 502 og sonden
420
for
å
kraftsignaler
tilveiebringe
på
informasjon
mikrobølgekanalen
om
etter
fremoverrettede
og
reflekterte
impedansenregulatoren
502.
I
kombinasjon kan koblerne 508, 510, 512, 514 hente ut informasjon som lar
kontrolleren 406 bestemme kraften som leveres fra sonden, og krafttapet i
15
impedansregulatoren 502. Det siste er valgfritt, så kun ett par koblere 512, 514
kan være nødvendig. En signalvalgbryter 516 som kan betjenes av kontrolleren
406 via kontrollsignal V12 forbinder én av koblernes 506, 508, 510, 512, 514
utganger med den heterodyne mottakeren hvorfra det sendes til kontrolleren
406 for å tilveiebringe mikrobølgesignalinformasjonen.
20
På
RF-kanalen
er
et
RF-avstemmingsnettverk
518
forbundet
med
utgangsomformerens 462 sekundærspole og kan betjenes av kontrolleren 406
via
kontrollsignal
V18.
25
518
I
denne
en
justerbar
utførelsesformen
serieinduktans
omfatter
og en
RF-
justerbar
shuntkapasitans, f.eks. en motsetning av arrangementet drøftet ovenfor med
henvisning til fig. 4.
Fase-
og
størrelsesinformasjon
som
er
tilgjengelig
fra
RF-
og
mikrobølgekanalene, kan anvendes for å kontrollere de variable elementene
30
inneholdt i RF-avstemmingsnettverket 518 og impedansregulatoren 502 for å
maksimere effektiviteten av energilevering fra både RF- og mikrobølgekanaler.
Fig. 16 er et blokkdiagram som illustrere en diplekserenhet 530 til anvendelse
som en signalkombinator i den foreliggende oppfinnelsen. Diplekserenhet 530
35
skal bygges ved hjelp av kretsteknikk i en "åpen mikrostrip"-konfigurasjon.
Mikrobølge-EM-stråling fra mikrobølgekanalen kommer inn i enheten 530 ved en
første inngangsport 532, og RF-EM-stråling fra RF-kanalen kommer inn i enheten
NO/EP2648636
61
ved en andre inngangsport 534. Respektive transmisjonslinjer forbinder den
første og andre inngangsporten med motstående inngangsporter til en felles
(eller primær) "T"-forgrening 536. Den primære T-forgreningens 536 tredje
(ortogonale) port er forbundet ved en ytterligere transmisjonslinje til enhetens
5
530 utgangsport 538.
I eksempelet vist i fig. 16, har enheten 530 et sperrefilter 540 dannet i ett for å
isolere mikrobølgekraften den andre inngangsporten. Blokkeringsfilteret er i
realiteten et "lavpass"-filter, f.eks. som er reflekterende på mikrobølge-EM-
10
strålingens frekvens (f.eks. 5,8 GHz), mens det lar RF-EM-strålingen med lavere
frekvens (på f.eks. 500 kHz) passere. For å sørge for at mikrobølgesignalet
opplever laft transmisjonstap mellom mikrobølgeinngangs- og -utgangsporten,
er filteret anbrakt slik at det ikke tilføyes ytterligere reaktans ved forgreningen.
15
Kretsen
for
diplekserenheten
530
kan
trykkes
på
et
substrat
av
mikrobølgekvalitet. Et keramikklastet PTFE-basert materiale (f.eks. RT/duroid
6006 som fremstilles av Rogers Corporation) kan anvendes til dette formålet.
Substratets tykkelse kan være mellom 0,635 mm og 1,27 mm. For å danne
diplekserenheten, er substratmaterialet overtrukket med galvanisk utfelt kobber
20
på begge sider med en tykkelse på tilnærmet 34 µm. Denne tykkelsen kan
romme de høye kraftnivåene som kreves på mikrobølgefrekvensen.
Et kretselement som har konfigurasjonen vist i fig. 17 kan anvendes for å
tilveiebringe
25
sperrefilterets
funksjon.
Dette
kretselementets
topografiske
utforming kan vises til som en "radialstubb". Det omfatter en vifteformet stubb
542 forbundet i "shunt" ved si smale base til en mikrostrip-transmisjonslinje
544. Med denne konfigurasjonen omformer radialstubben en åpen krets på sin
buede
kant
til
en
kortslutning
på
transmisjonslinjen.
Refleksjon
av
mikrobølgekraft er induseres derfor ved kortslutningen. De fysiske dimensjonene
30
for radialstubben kan bestemmes for en mikrobølgefrekvens ved hjelp av kjente
simulasjonsteknikker.
Fig. 18 viser et eksempel på et mikrostripmønster 546 som kan anvendes for å
implementere sperrefilteret. Mikrostripmønsteret 546 omfatter en sekundær T-
35
forgrening
548
hvis
motstående
innganger
er
forbundet
mellom
lavfrekvensinngangen 534 og den primære T-forgreningen 536. Den sekundære
T-forgreningen
ortogonale
inngang
er
forbundet
med
en
mikrostrip-
NO/EP2648636
62
transmisjonslinje 550 (dvs. metallisert spor) som har tre radialstubber er
plassert
langs
mikrostriplinjen
mellom
T-forgreningen
og
utgangsporten.
Anvendelse av mer enn én radialstubb øker isolering. Avstanden mellom de
tilgrensende
5
radiale
stubbene
kan
optimaliseres
ved
hjelp
av
simuleringsteknikker.
Fig. 19 viser et alternativt mikrostripmønster 554 for sperrefilteret, hvor det, i
stedet for radialstubbene, anvendes en mikrostriplinje 556 som har en
gjentagende sekvens av deler med høy impedans og lav impedans. Delene med
10
høy impedans 558 er kjennetegnet av en smal transmisjonslinje, mens delene
med lav impedans 560 er kjennetegnet av en bred transmisjonslinje.
Mikrostrip-diplekserenheten kan eventuelt ha et høypassfilter dannet i ett
dermed. Høypassfilteret kan fungere for å sperrefiltrere RF-EM-strålingen fra
15
lavfrekvensporten 534 fra å passere inn i mikrobølgegeneratoren (dvs. lekke ut
av mikrobølgeinngangen 532). For å tilveiebringe denne funksjonen kan
mikrostripmønsteret omfatte en rektangulær stubb i shunt med mikrostriptransmisjonslinjen
mellom
mikrobølgeinngangen 532
og den
primære
T-
forgreningen 536. Enden av stubben skal presentere en kortslutning til
20
grunnplanet, og lengden av denne stubben skal i realiteten være en kvart
bundet bølgelengde på mikrobølge-EM-strålingens frekvens (f.eks. 5,8 GHz).
Resultatet er at kortslutningsimpedansen omformes til en åpen kretsimpedans i
posisjonen hvor stubben er forbundet med mikrostrip-transmisjonslinjens kant.
25
NO/EP2648636
63
Patentkrav
1. Elektrokirurgisk
anordning (100) til
reseksjon
av
biologisk
vev, der
anordningen omfatter:
en
5
radiofrekvens
(RF)-signalgenerator
(102)
for
generering
av
RF-
elektromagnetisk (EM) stråling som har en første frekvens;
en mikrobølgesignalgenerator (104) for generering av mikrobølge-EM-stråling
som har en andre frekvens som er høyere enn den første frekvensen;
en sonde (118) anordnet til å levere RF-EM-strålingen og mikrobølge-EMstrålingen separat eller samtidig fra en distal ende derav;
10
en tilførselskonstruksjon for føring av RF-EM-strålingen og mikrobølge-EMstrålingen til sonden, der tilførselskonstruksjonen omfatter en RF-kanal for å
forbinde sonden (118) med RF-signalgeneratoren (102), og en mikrobølgekanal
for å forbinde sonden (118) med mikrobølgesignalgeneratoren (104);
en RF-signaldetektor (1006) for å avsøke strøm og spenning på RF-kanalen og
15
generere
et
RF-deteksjonssignal
(SRF)
derfra
som
viser
strømmen
og
spenningen;
en mikrobølgesignaldetektor (1012, 1014) for å avsøke fremoverrettet og
reflektert
kraft
på
mikrobølgekanalen
og
generere
et
mikrobølge-
deteksjonssignal (SM1, SM2) derfra som viser mikrobølgekraften som leveres av
20
sonden (118); og
en kontroller (106) i kommunikasjon med RF-signaldetektoren (1006) og
mikrobølgesignaldetektoren (1012, 1014) for å motta RF-deteksjonssignalet og
mikrobølge-deteksjonssignalet,
hvori kontrolleren (106) kan betjenes til å velge en energileveringsprofil for RF-
25
EM-strålingen og mikrobølge-EM-strålingen, der energileveringsprofilen for RFEM-strålingen er til kutting av vev, og energileveringsprofilen for mikrobølge-EMstrålingen er for hemostase eller forsegling eller koagulering eller ablasjon av
vev,
karakterisert ved at:
30
kontrolleren (106) omfatter en digital mikroprosessor (110) programmert til å
sende ut et RF-kontrollsignal (CRF) for RF-signalgeneratoren (102) og et
mikrobølge-kontrollsignal (CM) for mikrobølgesignalgeneratoren (104), der RFkontrollsignalet og mikrobølge-kontrollsignalet er til å sette til henholdsvis
energileveringsprofilen for RF-EM-strålingen og mikrobølge-EM-strålingen, og
35
kontrolleren er anordnet til å bestemme en status for RF-kontrollsignalet og
mikrobølge-kontrollsignalet på grunnlag av henholdsvis det mottatte RFdeteksjonssignalet og mikrobølge-deteksjonssignalet.
NO/EP2648636
64
2. Elektrokirurgisk anordning ifølge krav 1, hvori tilførselskonstruksjonen
inkluderer en målekanal for levering av energi med et kraftnivå på 10 mW eller
5
mindre.
3. Elektrokirurgisk anordning ifølge krav 2, hvori målekanalen er forbundet for å
motta et målesignal fra mikrobølgesignalgeneratoren, og hvori anordningen kan
svitsjes slik at mikrobølge-EM-stråling leveres til sonden enten gjennom
10
målekanalen eller mikrobølgekanalen.
4. Elektrokirurgisk anordning ifølge krav 3, hvori mikrobølgesignaldetektoren
inkluderer en heterodyn eller dobbel heterodyn detektor.
15
5. Elektrokirurgisk
anordning ifølge krav
2,
hvori
anordningen,
dersom
energileveringsprofilen for RF-EM-strålingen og/eller mikrobølge-EM-strålingen
omfatter en pulsert bølgeform, er anordnet til å levere energi til sonden langs
målekanalen under den pulserte bølgeformens AV-tid.
20
6. Elektrokirurgisk anordning ifølge et hvilket som helst foregående krav, hvori
kontrolleren er anordnet til å stille inn energileveringsprofilen ved å justere RFEM-strålingens og mikrobølge-EM-strålingens bølgeform og/eller kraft.
25
sondens distale ende omfatter en topolet emisjonskonstruksjon omfattende en
første leder (358) romlig separert fra en andre leder (360), der den første og
andre lederen er anordnet til å virke:
som henholdsvis aktive og returelektroder for å føre RF-EM-strålingen ved
ledning, og
30
som en antenn for å stråle ut mikrobølge-EM-strålingen.
8. Elektrokirurgisk anordning ifølge krav 7 som inkluderer en gasstilførsel (124)
forbundet for å forsyne en gasstrøm til sondens distale ende, hvori RF-EMstrålingen kan kontrolleres til å tenne et ledende gassplasma mellom den første
35
og andre lederen i sondens distale ende, og mikrobølge-EM-strålingen er
anordnet
til
å
tilstedeværende.
opprettholde
gassplasmaet,
dersom
gasstrømmen
er
NO/EP2648636
65
RF-kanalen og mikrobølgekanalen omfatter fysisk separate signalveier fra
henholdsvis RF-signalgeneratoren (102) og mikrobølgesignalgeneratoren (104),
5
der den separate signalveien på RF-kanalen er isolert fra mikrobølge-EMstrålingen, og den separate signalveien på mikrobølgekanalen er isolert fra RFEM-strålingen.
10. Elektrokirurgisk anordning ifølge krav 9, hvori tilførselskonstruksjonen
10
inkluderer en kombinasjonskrets (114) som har en første inngang forbundet med
den separate signalveien på RF-kanalen, en andre inngang forbundet med den
separate signalveien på mikrobølgekanalen, og en utgang forbundet med en
felles signalvei for føring av RF-EM-strålingen og mikrobølge-EM-strålingen
separat eller samtidig langs en enkelt kanal til sonden.
15
11. Elektrokirurgisk anordning ifølge krav 10, hvori kombinasjonskretsen
inkluderer
en
bryterinnretning
for
å
forbinde
enten
RF-kanalen
eller
mikrobølgekanalen til den felles signalveien.
20
12. Elektrokirurgisk anordning ifølge krav 10, hvori bryterinnretningen omfatter
en relé- eller koaksialbryter.
13. Elektrokirurgisk anordning ifølge krav 10, hvori kombinasjonskretsen
omfatter en toveis diplekser anordnet til å la:
25
fremoverrettet RF-EM-stråling føres fra den første inngangen til utgangen,
reflektert RF-EM-stråling føres fra utgangen til den første inngangen,
fremoverrrettet mikrobølge-EM-stråling føres fra den andre inngangen til
utgangen, og
mikrobølge-EM-stråling føres fra utgangen til den andre inngangen.
30
14.
Elektrokirurgisk
anordning
ifølge
krav
13,
hvori
toveis-diplekseren
omfattende en T-formet åpen mikrostripkrets (546) som har et lavpassfilter
dannet i ett dermed for å hindre mikrobølge-EM-stråling i å lekke ut av den
første inngangen.
35
NO/EP2648636
66
RF-deteksjonssignalet fra RF-signaldetektoren viser RF-EM-strålingens spenning
og strøm.
5
16. Elektrokirurgisk anordning ifølge krav 15 omfattende en RF-tuner (138)
forbundet på RF-kanalen for å kontrollere energien som leveres i vev av RF-EMstrålingen, hvori RF-tuneren har en justerbar reaktans som kan kontrolleres av
kontrolleren på grunnlag av RF-deteksjonssignalet.
10
17. Elektrokirurgisk anordning ifølge krav 16, hvori RF-tunerens justerbare
reaktans omfatter en flerhet reaktive elementer, der hvert reaktive element har
en fast reaktans og uavhengig kan kobles i eller ut av forbindelse med RFkanalen ifølge et respektivt kontrollsignal fra kontrolleren.
15
reaktans omfatter en flerhet reaktive elementer, der hvert reaktive element har
en variabel reaktans som er uavhengig kontrollerbar ifølge et respektivt
kontrollsignal fra kontrolleren.
20
reaktans er tilveiebrakt av en variabel kondensator og/eller variabel induktor, og
kontrolleren omfatter en selvjusterende tilbakekoblingssløyfe anordnet til å
generere et signal for å stille inn reaktansen til den variable kondensatoren
og/eller variable induktoren.
25
mikrobølge-deteksjonssignalet
viser
størrelsen
av
reflektert
kraft
på
20
som
inkluderer
en
mikrobølgekanalen.
30
21.
Elektrokirurgisk
anordning
ifølge
krav
impedansregulator (158) forbundet på mikrobølgekanalen mellom mikrobølgesignalgeneratoren (104) og sonden (118), der impedansenregulator har en
justerbar kompleks impedans som kan kontrolleres av kontrolleren på grunnlag
av mikrobølge-deteksjonssignalet.
35
RF-signalgeneratoren omfatter:
NO/EP2648636
67
en oscillator (454) koblet til en bryterenhet (458) for å generere en stabil RFutgangsstørrelse;
en forsterker (456) for å forsterke den stabile RF-utgangsstørrelsen; og
en utgangsomformer (462),
5
hvori forsterkeren (456) er anordnet til å forsterke en spenning over en
primærspole av omformeren, og bryterenheten (458) er anordnet til å svitsje
AV/PÅ en spenning over utgangsomformerens primærspole.
10
den første frekvensen er en stabil fast frekvens i området 10 kHz til 300 MHz, og
den andre frekvensen er en stabil fast frekvens i området 300 MHz til 100 GHz.
24.
Elektrokirurgisk
anordning
ifølge
krav
7,
hvori
den
topolede
emisjonskonstruksjonen omfatter en planar blokk av dielektrisk materiale, der
15
den første og andre lederen er ledende lag tilveiebrakt på motstående overflater
av den planare blokken.
25.
Elektrokirurgisk
anordning
ifølge
krav
7,
hvori
den
topolede
emisjonskonstruksjonen omfatter to motstående klemmeoverflater for klemming
20
av biologisk vev derimellom, der den første lederen er tilveiebrakt på én av
klemmeoverflatene, og den andre lederen er tilveiebrakt på den andre
klemmeoverflaten.
26. Elektrokirurgisk anordning ifølge et hvilket som helst foregående krav til
25
anvendelse i en klinisk prosedyre vedrørende en hvilken som helst av
kroppsåpningsbasert
transluminal
endoskopisk
kirurgi
(NOTES),
endoskopisk mikrokirurgi (TEM) og laparoskopisk énportskirurgi.
transanal
NO/EP2648636
1
NO/EP2648636
2
NO/EP2648636
3
NO/EP2648636
4
NO/EP2648636
5
NO/EP2648636
6
NO/EP2648636
7
NO/EP2648636
8
NO/EP2648636
9
NO/EP2648636
10
NO/EP2648636
11
NO/EP2648636
12

(12) Oversettelse av europeisk patentskrift

Transcription

Similar documents

Nettverk Vev Vestfold Husflidslag

NORDISK VEVSYMPOSIUM I TRONDHEIM

Ripsløper - Riksföreningen för handvävning

NORDISK VEVSYMPOSIUM I TRONDHEIM - Lardal o-lag

Redde for å b

Vestfold Husflidslag Nettverk Vev

Patofysiologi ved akutte idrettsskader

Stell av stomi og PEG/J

(12) Oversettelse av europeisk patentskrift