ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2294712

АППАРАТ ЭЛЕКТРОХИРУРГИЧЕСКИЙ ОСЦИЛЛЯЦИОННЫЙ

АППАРАТ ЭЛЕКТРОХИРУРГИЧЕСКИЙ ОСЦИЛЛЯЦИОННЫЙ

Имя изобретателя: Белов Сергей Владимирович (RU), Руссо Евгений Юрьевич (RU), Павлов Игорь Владимирович (RU)
Имя патентообладателя: Белов Сергей Владимирович (RU), Руссо Евгений Юрьевич (RU), Павлов Игорь Владимирович (RU)
Адрес для переписки: 117331, Москва, ул. Крупской, 8, корп.1, кв.159, С.В. Белову
Дата начала действия патента: 02.06.2005

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к высокочастотной электрохирургической аппаратуре, и может быть использовано в хирургии для рассечения и коагуляции мягких тканей организма. Данный аппарат содержит корректор мощности, высоковольтный блок питания, блок управления, низковольтный блок питания, три импульсных высокочастотных преобразователя, формирователь, задающий генератор импульсов синусоидальной формы, задающий генератор импульсов прямоугольной формы, электронный коммутатор, усилитель мощности, выходную цепь, активный и пассивный электроды. Использование данного аппарата позволит повысить эффективность и качество коагуляции и рассечение биологических тканей.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к высокочастотной электрохирургической аппаратуре, и может быть использовано в хирургии для рассечения и коагуляции мягких тканей организма.

Изобретение основано на использовании эффекта осцилляции молекулярных связей биологический тканей, обеспечивает адекватный хирургический эффект при пониженных уровнях электрической мощности.

Известен электрохирургический аппарат, содержащий генератор ВЧ-мощности, трансформатор, повышающий выходное напряжение генератора, электродный блок, который обеспечивает рассечение и коагуляцию биологических тканей под действием выходной мощности трансформатора, эталонный элемент с определенным полным сопротивлением, компаратор, определяющий разность полного сопротивления нагрузки и полного сопротивления нагрузочного элемента, при этом по выходному сигналу компаратора регулируется выходная мощность указанного генератора (Патент Япония № 6034792; А 61 В 17/39, 1989 г.)

Известный аппарат имеет ряд существенных недостатков, ограничивающих возможность его использования в медицинской практике, в частности:

- аппарат не позволяет оптимизировать процесс деструкции мягких тканей в широком диапазоне изменений импеданса ткани, так как поддержание постоянной выходной мощности по предлагаемой схеме позволяет оптимизировать процесс деструкции лишь на ограниченном интервале изменений импеданса ткани, определяемым эталонным элементом;

- реализация алгоритма автоматической подстройки выходной мощности в данном аппарате требует измерения тока и напряжения в выходной цепи с последующей их аналого-цифровой обработкой, требует обеспечения устойчивости и точности работы цепи автоподстройки. Это может быть достигнуто за счет нескольких циклов подстройки мощности на одно измерение импеданса ткани. При кратковременных воздействиях и при широком диапазоне изменения нагрузки указанные факторы значительно снижают эффективность работы аппарата.

Известен электрохирургический аппарат, описанный в патенте РФ №2008830, А 61 В 17/39, 1990 г. Известный аппарат содержит последовательно соединенные между собой блок управления, блок питания, генератор мощности, включающий в себя выходную цепь, активный и пассивный электроды, один из которых подсоединен непосредственно к генератору мощности, а другой подсоединен к генератору мощности через датчик тока; датчик напряжения, подсоединенный своими выходами к электродам, вычислитель, аналого-цифровой преобразователь, регистр, постоянное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь, усилитель, мультивибратор, инвертор и источник сигнала задания.

Настоящий аппарат позволяет оптимизировать процесс деструкции ткани в широком диапазоне изменений импеданса ткани и производить воздействие с большой скоростью и малой кровопотерей.

Для данного аппарата характерны существенные недостатки, которые снижают эффективность электрохирургического воздействия:

- аппарат имеет сложную схемотехническую реализацию, что снижает надежность работы. Аппарат предусматривает измерение выходных параметров - ток и напряжение, с их последующей аналоговой и цифровой обработкой для оценки сопротивления ткани в зоне электрохирургического воздействия. Аналоговые устройства управления выходной мощностью достаточно инерционны, поэтому при ряде хирургических воздействий управление выходной мощностью по данной схеме не всегда эффективно;

- как показывают клинические исследования, диапазон резистивности тканей человека очень широкий - от десятков Ом до сотен кОм. В реальных хирургических операциях аппарат часто работает в условиях холостого хода или короткого замыкания выходных электродов. Указанные факторы значительно затрудняют работу хирурга данным аппаратом, так как при изменении сопротивления нагрузки между электродами в таком широком диапазоне и при стремлении схемы быстро отработать эти изменения возможно возникновение нежелательных "выбросов" мощности за счет работы системы автоподстройки, что отрицательно скажется на качестве коагуляции;

- все высокочастотные электрохирургические воздействия проводятся с использованием широкого набора инструментов, имеющих разную площадь соприкосновения с тканью. Сопротивление в зоне контакта меняется от вида инструмента, что обуславливает изменение выходной мощности и как следствие изменение оптимального для данной ткани режима электрохирургического воздействия.

Известен также электрохирургический аппарат (патент РФ № 2154437, А 61 В 18/12, 1999 г.), наиболее близкий по технической сущности к патентуемому изобретению и выбранный в качестве прототипа.

Аппарат содержит усилитель мощности, первый вход которого соединен с первым выходом высоковольтного блока питания, второй и третий входы - с выходами задающего генераторов, а выходы подключены к выходной цепи, выходы которой соединены соответственно с активным и пассивным электродами.

Аппарат снабжен корректором мощности, входы которого подключены к источнику напряжения, а выходы - к входам высоковольтного блока питания, второй выход которого соединен с четвертым входом усилителя мощности.

В аппарат введен низковольтный блок питания, входы которого подключены к источнику напряжения, первый и второй выходы - ко входам первого импульсного высокочастотного преобразователя, выходы которого подключены ко входам формирователя, который своим многоразрядным выходом соединен с многоразрядным входом высоковольтного блока питания. Третий и четвертый выходы низковольтного блока питания подключены к входам второго импульсного высокочастотного преобразователя, выходы которого соединены со входами блока управления, который своим многоразрядным выходом соединен с многоразрядным входом формирователя, пятый и шестой выходы низковольтного блока питания подключены к входам третьего импульсного высокочастотного преобразователя, выходы которого соединены с входами задающего генератора.

Электрохирургический аппарат по патенту РФ №2154437:

- отличается определенной стабильностью параметров высокочастотного электрохирургического воздействия;

- имеет достаточно широкий динамический диапазон управления параметрами электрохирургического воздействия;

- характеризуется невысоким уровнем паразитных связей, имеет удовлетворительную помехоустойчивость.

Вместе с тем, данный аппарат имеет существенные схемотехнические и эксплуатационные недостатки, которые значительно ограничивают область его практического использования:

- аппарат не обеспечивает адекватного рассечения и коагуляции тканей при снижении электрической мощности по сравнению с типичным электрохирургическим высокочастотным аппаратом, работающим на частоте 0,44 мГц;

- сопутствующий коллатеральный эффект при рассечении и коагуляции не позволяет применять настоящий аппарат в прецизионных хирургических операциях;

- при изменении параметров оперируемых тканей для данного аппарата характерна нестабильность параметров электрохирургического воздействия;

- на скорость рассечения и равномерность коагуляции существенное влияние оказывает неоднородность тканей. Это не позволяет дозировать уровень выходной мощности априори для получения одинаковых результатов электрохирургического воздействия и требует дополнительной корректировки выходной мощности аппарата во время воздействия на ткани;

- высокая температура в зоне коагуляции и рассечения приводит к дополнительному нагреву окружающих тканей, что обуславливает их прилипание к рабочим частям электродов.

Настоящее изобретение решает задачу:

- повышения эффективности коагуляции и рассечения биологической ткани за счет использования пониженных уровней электрической мощности, уменьшения влияния неоднородностей тканей и уменьшения сопутствующего коллатерального эффекта;

- обеспечения высокой стабильности параметров высокочастотного электрохирургического воздействия за счет снижения зависимости скорости рассечения и коагуляции тканей от их структуры;

- расширения динамического диапазона управления параметрами электрохирургического воздействия и обеспечения минимизации паразитных связей, а также повышение помехоустойчивости и надежности работы аппарата.

Решение поставленной задачи достигается следующим образом.

Электрохирургический аппарат, содержащий (согласно патенту РФ № 2154437) корректор мощности, входы которого подключены к источнику напряжения, а также к входам низковольтного блока питания, а выходы - к входам высоковольтного блока питания, выходы которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами усилителя мощности, который своими выходами подключен к входам выходной цепи, выходы которой соединены соответственно с активным и пассивным электродами, при этом многоразрядный вход высоковольтного блока питания соединен с многоразрядным выходом формирователя, многоразрядный вход которого соединен с многоразрядным выходом блока управления, а входы формирователя соединены с выходами первого импульсного преобразователя, входы которого подключены к первому и второму выходам низковольтного блока питания, шестой и пятый выходы которого соединены с входами третьего импульсного преобразователя, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами задающего генератора импульсов синусоидальной формы, а четвертый и третий выходы низковольтного блока питания соединены со входами второго импульсного преобразователя, выходы которого соединены с входами блока управления, согласно настоящему изобретению, снабжен электронным коммутатором и задающим генератором импульсов прямоугольной формы, первый и второй входы которого подключены к третьему и четвертому выходам третьего импульсного преобразователя.

Изобретением предусмотрено, что выходы задающего генератора импульсов синусоидальной формы и задающего генератора импульсов прямоугольной формы подключены соответственно - к первому и второму, третьему и четвертому входам электронного коммутатора, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с третьим входом задающего генератора импульсов синусоидальной формы и третьим входом задающего генератора импульсов прямоугольной формы.

Многоразрядный вход электронного коммутатора соединен с многоразрядным выходом блока управления, а первый и второй выходы - с первым и вторым входами усилителя мощности.

Согласно настоящему изобретению, для достижения высокого качества электрохирургического воздействия, усовершенствована схемотехника задающего генератора импульсов синусоидальной формы. Задающий генератор импульсов синусоидальной формы содержит генератора синусоидальных импульсов частотой 1760 кГц, делитель частоты на 4 и умножитель частоты на 6.

Технический результат настоящего изобретения заключается в том, что разработанный электрохирургический аппарат позволяет, по существу, на качественно новом уровне осуществлять рассечение и коагуляцию тканей за счет использования эффекта осцилляции молекулярных связей белковых структур тканей. В результате применения эффективного спектрального состава выходного напряжения, а также использования более низких (оптимальных для структур биологических тканей) уровней электрической мощности обеспечивается существенное повышение эффективности и качества коагуляции и рассечения биологических тканей. Достигается существенное уменьшение влияния неоднородностей тканей на равномерность рассечения и глубину коагуляции.

При этом обеспечивается более равномерный нагрев ткани, значительно снижается травматическое воздействие на ткани в операционной зоне, достигается большая безопасность электрохирургического воздействия.

Блок-схема предлагаемого электрохирургического аппарата.

Сущность изобретения поясняется примером конкретной реализации патентуемого электрохирургического аппарата и графическими иллюстрациями, на которых представлены:

фиг.1 - Блок-схема предлагаемого электрохирургического аппарата.

фиг.2 - Блок-схема задающего генератора прямоугольных импульсов 10.

фиг.3 - Электрическая схема высоковольтного блока питания.

фиг.4 - Блок-схема блока управления.

фиг.5 - Укрупненная блок-схема алгоритма работы аппарата.

Электрохирургический аппарат (фиг.1) содержит корректор мощности 1, высоковольтный блок питания 2, блок управления 3, низковольтный блок питания 4, первый импульсный высокочастотный преобразователь 5, формирователь 6, второй импульсный высокочастотный преобразователь 7, третий высокочастотный импульсный преобразователь 8, задающий генератор импульсов синусоидальной формы 9, задающий генератор импульсов прямоугольной формы 10, электронный коммутатор 11, усилитель мощности 12, выходную цепь 13, активный 14 и пассивный 15 электроды.

Корректор мощности 1 предназначен для снижения потребляемой реактивной мощности за счет повышения cos j и для формирования постоянного напряжения 380 В для питания высоковольтного блока питания 2. Корректор может быть реализован по схеме повышающего импульсного стабилизатора на базе ШИМ-контроллера с обратной связью по току, например, типа UC 3842 или может использоваться корректор мощности типа КСМ-600, изготавливаемый серийно. (Микросхемы для импульсных источников питания. Справочник. Издательство "ДОДЕКА", 1997 г., с.15-20).

Высоковольтный блок питания 2 (фиг.3) представляет собой двухканальный импульсный регулируемый стабилизатор и служит для формирования регулируемого постоянного амплитудно-модулированного напряжения в диапазоне от 0 до 200 В при максимальном токе нагрузки 5 А, частоте модуляции 2 кГц и длительности модулирующих импульсов 15 мкс. Источник может быть выполнен на базе мощных полевых транзисторов, например, типа IRFR 460 или других аналогичных элементах.

Блок управления 3 (фиг.4) предназначен для задания всех управляющих сигналов, индикации уровня выходной мощности и режимов работы. Блок управления 3 включает формирователь управляющих сигналов 17, блок индикации и клавиатуры управления 16, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 18 и устройство ввода-вывода 19.

Формирователь управляющих сигналов 17 предназначен для управления блоком индикации и клавиатуры управления 16, для формирования управляющих сигналов, идущих через устройство ввода-вывода 19 на формирователь 6, и обменом данными с ПЗУ 18.

Формирователь управляющих сигналов 17 может быть реализован на базе однокристальной микроЭВМ КР1830ВЕ51 (Боборыкин А.В., Липовецкий Г.П., Литвинский Г.В. и др. "Однокристальные микроЭВМ"; М., МИКАП, 1994 г. с.107-234. Бродин В.Б., Шагурин И.И. Микроконтроллеры. Архитектура, программирование, интерфейс. - М., Изд. ЭКОМ, 1999 г., с.151-237).

Блок индикации и клавиатуры управления 16 предназначен для ввода управляющих сигналов, индикации режимов работы и индикации уровня выходной мощности аппарата. Блок индикации и клавиатуры управления 16 может быть выполнен на индикаторах HDSP-5621G и АЛ307 или других аналогичных элементах, (см. техническую документацию на электрохирургический аппарат "Политом-3" МСПМ.941611.001).

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 18 обеспечивает выполнение заданной программы работы аппарата (фиг.4) и может быть выполнено на базе микросхемы типа 573РФ6 или других аналогичных типов (см. техническую документацию на электрохирургический аппарат "Политом-3" МСПМ.941611.001).

Устройство ввода-вывода управляющих сигналов 19 предназначено для ввода-вывода управляющих сигналов и их электрического согласования с последующими цепями аппарата. Может быть выполнено на базе микросхемы КР580ВВ55 или других аналогичных типов (см. техническую документацию на электрохирургический аппарат "Политом-3" МСПМ.941611.001).

Блок-схема задающего генератора прямоугольных импульсов 10
Электрическая схема высоковольтного блока питания.
Блок-схема блока управления.
Укрупненная блок-схема алгоритма работы аппарата.

Низковольтный блок питания 4 предназначен для формирования из переменного напряжения 220 В постоянного напряжения 30 В, необходимого для работы первого, второго и третьего импульсных высокочастотных преобразователей. Низковольтный блок питания 4 может быть выполнен на базе серийно выпускаемого импульсного высокочастотного преобразователя типа МПВ 60 или других аналогичных элементах (см. "Источники питания для электронной аппаратуры"; Каталог ММП-ИРБИС, Изд. "ВаланГ", М., 1996 г.).

Первый импульсный высокочастотный преобразователь 5 представляет собой устройство, которое из напряжения 30 В формирует напряжение, необходимое для питания формирователя 6. Преобразователь может быть выполнен на базе серийно выпускаемых модулей питания типа МПВЗ или других аналогичных элементах (см. "Источники питания для электронной аппаратуры"; Каталог ММП-ИРБИС, Изд. "ВаланГ", М., 1996 г.).

Формирователь 6 предназначен для формирования управляющих и задающих сигналов на высоковольтный блок питания 2, обеспечивающий питание усилителя мощности 12. Формирователь 6 может быть выполнен на базе ШИМ-контроллеров с обратной связью по току, например типа UC 3842, и таймера IRF2155. В качестве возможного варианта исполнения может использоваться схема генератора стандартных сигналов электрохирургического аппарата "Политом-3" (см. техдокументацию аппарата "Политом-3" МСПМ.941611.001).

Второй импульсный высокочастотный преобразователь 7 представляет собой устройство, которое из напряжения 30 В формирует напряжение, необходимое для питания блока управления 3. Преобразователь может быть выполнен на базе серийно выпускаемых модулей питания типа МПВ 15 или других аналогичных элементах (см. "Источники питания для электронной аппаратуры"; Каталог ММП-ИРБИС, Изд. "ВаланГ", М., 1996 г.).

Третий импульсный высокочастотный преобразователь 8 представляет собой устройство, которое из напряжения 30 В формирует напряжение, необходимое для питания задающих генераторов импульсов 9 и 10. Преобразователь может быть выполнен на базе серийно выпускаемых модулей питания типа МПВ 25 или других аналогичных элементах (см. "Источники питания для электронной аппаратуры"; Каталог ММП-ИРБИС, Изд. "ВаланГ", М., 1996 г.).

Задающий генератор импульсов синусоидальной формы 9 предназначен для получения двух противофазных напряжений частотой 2640 кГц для возбуждения усилителя мощности 12. Он состоит из генератора синусоидальных импульсов частотой 1760 кГц, выполненного на микросхеме типа К555ЛАЗ, делителя частоты на 4, выполненного на микросхеме типа К555ТМ2, и умножителя частоты на 6, выполненного на микросхеме типа К159НТ1. В качестве основы для схемы задающего генератора импульсов синусоидальной формы 9 может использоваться схема задающего генератора импульсов синусоидальной формы частотой 440 кГц (см. электрохирургический аппарат "Политом-2", тА5.081.025, техническая документация тА2.893.105), в которую введен умножитель частоты на 6.

Задающий генератор импульсов прямоугольной формы 10 предназначен для получения напряжения частотой 2640 кГц и формирования напряжения возбуждения в виде импульсов прямоугольной формы, подаваемого на усилитель 12. Задающий генератор 10 содержит (фиг.2) ШИМ-контроллер 20 генерирующий прямоугольные сигналы частотой 2640 кГц. ШИМ-контролер 20 выполнен на микросхеме типа МС 34067, осуществляет управление затворами силовых ключей 22 и 23, выполненных на полевых транзисторах типа IRL 029N и соединенных с ШИМ-контроллером 20 с помощью трансформатора связи 21. В качестве варианта схемы трансформатора связи 21 может быть использован трансформатор Т2 в схеме преобразователя КРАГ.9416.09.000Э3 (см. техническую документацию на электрохирургический аппарат "Политом-4", КРАГ.9416.00.000).

Электронный коммутатор 11 предназначен для переключения или суммирования напряжения возбуждения задающих генераторов 9 и 10 для формирования конечного напряжения возбуждения, подаваемого на усилитель мощности 12. Управление коммутацией осуществляется сигналом блока управления 3. Электронный коммутатор 11 может быть реализован по ключевой схеме на основе микросхемы серии К566 КТ3.

Усилитель мощности 12 предназначен для получения высокочастотного напряжения заданной формы и амплитуды. По схемотехнике усилитель мощности 12 может представлять собой ключевой генератор, выполненный на базе полевых транзисторов типа IRF 840. В качестве варианта исполнения усилителя мощности 12 может быть использована схема усилителя мощности высокочастотного электрохирургического аппарата "Политом-3" (см. техническую документацию на аппарат "Политом-3", МСП.941.611.001).

Выходная цепь 13 предназначена для согласования выходных цепей генератора мощности и нагрузки и представляет собой, например, повышающий выходной трансформатор и разделительные емкости, обеспечивающие необходимое согласование и электрическую развязку активного 14 и пассивного 15 электродов от цепей устройства. В качестве варианта исполнения выходной цепи может быть использована схема выходной цепи электрохирургического аппарата "Политом-4" (см. техническую документацию на аппарат "Политом-4", КРАГ.9416.00.000).

Необходимо отметить, что специалисты, работающие в области высокочастотной электрохирургической аппаратуры, располагают соответствующими знаниями о наличии многообразных конкретных технических средств для конечной реализации каждого узла и блока патентуемого осцилляционного аппарата помимо тех средств, что приведены в качестве возможных вариантов реализации. Конкретная техническая реализация отдельных элементов и узлов разработанного устройства не представляет труда для специалистов, поскольку вытекает из уровня техники на основе практических данных и включает в себя известные стандартные элементы и компоненты. Сущность патентуемого электрохирургического осцилляционного аппарата не затрагивает этих вопросов, в силу чего более подробное раскрытие этих элементов нецелесообразно.

Патентуемый электрохирургический аппарат работает следующим образом.

Перед началом работы пассивный электрод 15 накладывают на тело пациента как можно ближе к зоне хирургического вмешательства. При включении устройства в сеть на выходе корректора мощности 1 формируется постоянное напряжение 380 В, поступающее на вход высоковольтного блока питания 2. Одновременно на выходе низковольтного блока питания 4 формируется напряжение 30 В, поступающее далее на импульсные высокочастотные преобразователи 5, 7, 8. На выходах этих преобразователей формируется соответствующее напряжение питания.

Для включения тока на выходе аппарата врач устанавливает с помощью блока управления 3 требуемые параметры выходного воздействия и с помощью внешних органов управления аппаратом (на схеме не приведены, а представляют собой педаль или кнопку) включает ток. При этом в зависимости от установленного режима коммутации начинают работать задающие генераторы 9 и 10 формирующие сигналы возбуждения частотой 2640 кГц синусоидальной и прямоугольной формы соответственно. Например, в режиме коммутации совместной работы генераторов 9 и 10 сигналы возбуждения от задающих генераторов 9 и 10 поступают на соответствующие входы электронного коммутатора 11. Одновременно формирователь 17 блока управления 3 формирует два управляющих сигнала с широтно-импульсной модуляцией ШИМ 1 и ШИМ 2. Эти сигналы задают уровень выходного напряжения высокочастотного блока питания 2, используемого для питания усилителя мощности 12. ШИМ 1 и ШИМ 2 поступают в формирователь 6, обрабатываются и поступают в высоковольтный блок питания 2. Работа блока питания 2 поясняется схемой (фиг.2).

Если модуляция выходного напряжения отсутствует, то напряжение 380 В с корректора мощности 1 поступает на ключи VT 2 и VT 3 и далее через индуктивность L 2 на усилитель мощности 12, при этом ключи VT 1, VT 4 и VT 5 закрыты. Степень открытия транзисторов VT 1, VT 2 и VT 3 определяется уровнем сигналов ШИМ 1 и ШИМ 2 соответственно. Если модуляция включена, то кроме VT 2 и VT 3 включается VT 1. В этом случае напряжение 380 В с корректора мощности 1 через VT 1, индуктивность L1 и ключи VT 4, VT 5 поступает на выход, где суммируется с напряжением, поступающим через VT 2, VT 3. При этом ключ VT 4, VT 5 включается импульсным сигналом с частотой 2 кГц и длительностью импульсов 15 мкс. Таким образом, на выходе блока 2 формируется амплитудно-модулированный сигнал, который далее поступает на усилитель мощности 12.

В усилителе мощности 12 сигнал возбуждения усиливается двухтактным усилителем на биполярных транзисторах и выделяется на вторичных обмотках трансформатора. Амплитуда возбуждения на затворах полевых транзисторов составляет 20-25 В, что достаточно для насыщения этих транзисторов и работы усилителя мощности 12 в ключевом режиме. Питание усилителя мощности 12 осуществляется амплитудно-модулированным напряжением, формируемом в высоковольтном блоке питания 2.

С выхода усилителя мощности 12 высокочастотный амплитудно-модулированный ток проходит через выходную цепь 13, активный электрод 14 и далее через тело пациента к пассивному электроду 15. Активный электрод 14 имеет малую площадь соприкосновения с телом пациента благодаря чему в зоне контакта обеспечивается максимальная плотность тока и, как следствие, максимальный тепловой нагрев ткани, обеспечивающий рассечение или коагуляцию мягких тканей пациента.

При выключении тока на выходе аппарата с помощью внешних органов управления происходит выключение задающих генераторов 9 и 10 и выключение блока питания 2. Блок управления 3 прекращает формирования сигналов ШИМ 1, ШИМ 2 и выдает сигнал готовности к следующему включению.

Анализ полученных результатов электрохирургического воздействия позволяет констатировать, что патентуемый аппарат обеспечивает качественно новый уровень электрохирургического воздействия на ткани и обладает расширенными эксплуатационными возможностями.

Настоящий осцилляционный высокочастотный электрохирургический аппарат принципиально отличается от устройств аналогичного назначения тем, что на выходе усилителя мощности 12 продуцируется высокочастотное напряжение, имеющее в диапазоне частот от 1,0 мГц до 12,0 мГц спектральный состав, при котором отдельные гармоники вызывают осцилляцию молекулярных связей биологических тканей, что приводит к дополнительному резонансному поглощению высокочастотной энергии колебательными степенями молекулярных структур.

Осцилляция молекулярных структур мягких тканей, как новое качество, обусловлено спектральным составом выходного напряжения, которое обеспечивается усовершенствованной схемотехникой аппарата, в частности существенным усовершенствованием задающего генератора 9 синусоидальных импульсов, работающего на частоте 2,64 мГц, введением дополнительного задающего генератора прямоугольных импульсов 10 и электронного коммутатора 11, который обеспечивает возможность различных вариантов коммутации выходного напряжения задающих генераторов 9 и 10.

Для формирования выходного напряжения и выбора соответствующего режима работы патентуемым аппаратом могут быть реализованы следующие варианты коммутации напряжений задающих генераторов 9 и 10.

1. На усилитель мощности 12 с помощью электронного коммутатора 11 подается с задающего генератора 9 напряжение возбуждения синусоидальной формы, частотой 2,64 мГц. Данный вариант работы аппарата целесообразен для режима рассечения тканей. При этом обеспечивается минимальная зависимость скорости рассечения от характера ткани и ее гетерагенности и обеспечивается повышенная стабильность параметров электрохирургического воздействия при рассечении тканей.

2. На усилитель мощности 12 с помощью электронного коммутатора 11 подается с задающего генератора 10 напряжение возбуждения, близкое по форме к прямоугольному, с частотой 2,64 мГц. Этот вариант работы аппарата целесообразен для режима коагуляции. Возбуждение усилителя мощности 12 напряжением прямоугольной формы, частотой 2,64 мГц формирует спектральное распределение выходного напряжения по нечетным гармоникам, что приводит к дополнительному резонансному поглощению высокочастотной энергии на частотах осцилляции белковых структур тканей в диапазоне частот от 1,0 до 12,0 мГц в зоне электрохирургического воздействия. В результате для коагуляции ткани требуется меньшая мощность диатермического воздействия. При этом повышается и эффективность коагуляции, поскольку уменьшается коллатеральное воздействие высокочастотного тока.

3. На усилитель мощности 12 с помощью электронного коммутатора 11 подаются параллельно напряжения возбуждения с задающих генераторов 9 и 10. Данный вариант работы аппарата целесообразен как в режиме рассечения, так и в режиме коагуляции. Возбуждение усилителя мощности 12 суперпозицией напряжений синусоидальной и прямоугольной формы формирует выходное напряжение электрохирургического аппарата, которое одновременно вызывает осцилляцию белковых молекулярных структур ткани и диатермическое воздействие, что обуславливает:

- ускорение коагулирующего действия высокочастотного тока;

- упрочнение коагуляционной спайки оперируемых тканей;

- снижение температуры при рассечении и коагуляции в зоне электрохирургического воздействия и, как следствие, уменьшение нагарообразования на рабочих поверхностях электродов и снижение побочных разрушений оперируемых тканей.

Питание аппарата организовано по распределенному принципу, который заключается в том, что все источники необходимых напряжений включены непосредственно в схемы, использующие данный номинал напряжения.

Система питания аппарата работает следующим образом.

При включении аппарата в сеть напряжение 220 В поступает в корректор мощности 1 и низковольтный блок питания 4. Постоянное напряжение 380 В с выхода корректора 1 поступает на вход высоковольтного блока питания 2, который осуществляет питание усилителя мощности 12, а выходное напряжение 30 В с выхода низковольтного блока питания 4 поступает на первый, второй и третий импульсные высокочастотные преобразователи 5, 7, 8, причем к каждому по отдельным проводам. Эти преобразователи осуществляют питание всех остальных блоков аппарата, при этом в каждом из. преобразователей 5, 7, 8 осуществляется гальваническая развязка с низковольтным блоком питания 4.

Заявитель провел испытания опытного образца патентуемого электрохирургического аппарата. Испытания подтвердили его несомненные преимущества по сравнению с устройствами аналогичного назначения и значительные потенциальные возможности в широкой хирургической практике. Апробация показала, что разработанный аппарат:

- представляет по существу качественно новый уровень электрохирургических аппаратов, поскольку при рассечении и коагуляции тканей реализует осцилляционные свойства белковых структур ткани, что обуславливает ускорение коагулирующего действия высокочастотного тока, упрочнение коагуляционной спайки, снижение температуры при рассечении и коагуляции в зоне электрохирургического воздействия;

- обеспечивает адекватное хирургическое воздействие на биологические ткани при более низких уровнях электрической мощности. Это позволяет снизить травматическое воздействие на ткани в зоне хирургического воздействия, обеспечить оптимальный нагрев и минимальный некроз близлежащих тканей, существенно снизить нагарообразование на рабочих поверхностях электродов;

- отличается расширенным диапазоном управления параметрами электрохирургического воздействия и позволяет снизить зависимость скорости рассечения и коагуляции тканей от их структуры;

- имеет повышенную помехозащищенность в цепях источника питания и минимальный уровень паразитных связей, что обеспечивает высокую надежность работы аппарата.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Аппарат электрохирургический, содержащий корректор мощности, входы которого подключены к источнику напряжения, а также к входам низковольтного блока питания, а выходы - к входам высоковольтного блока питания, выходы которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами усилителя мощности, который своими выходами подключен к входам выходной цепи, выходы которой соединены соответственно с активным и пассивным электродами, при этом многоразрядный вход высоковольтного блока питания соединен с многоразрядным выходом формирователя, многоразрядный вход которого соединен с многоразрядным выходом блока управления, а входы формирователя соединены с выходами первого импульсного преобразователя, входы которого подключены к первому и второму выходам низковольтного блока питания, шестой и пятый выходы которого соединены с входами третьего импульсного преобразователя, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами задающего генератора импульсов синусоидальной формы, а четвертый и третий выходы низковольтного блока питания соединены со входами второго импульсного преобразователя, выходы которого соединены с входами блока управления, отличающийся тем, что аппарат снабжен электронным коммутатором и задающим генератором импульсов прямоугольной формы первый и второй входы которого подключены к третьему и четвертому выходам третьего импульсного преобразователя, выходы задающего генератора импульсов синусоидальной формы и задающего генератора импульсов прямоугольной формы подключены соответственно к первому и второму, третьему и четвертому входам электронного коммутатора, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с третьим входом задающего генератора импульсов синусоидальной формы и третьим входом задающего генератора импульсов прямоугольной формы, многоразрядный вход электронного коммутатора соединен с многоразрядным выходом блока управления, а первый и второй выходы - с первым и вторым входами усилителя мощности.

Версия для печати


вверх