[0002] 本发明涉及用于在关节镜手术中择一地消融和凝固组织的电外科器械。2.背景技术
[0003] 电外科手术利用电外科发生器以将射频(RF)电功率提供给激活的
电极用于
切除和/或凝固组织。电外科探针通常包括由诸如塑料、陶瓷或玻璃的介电绝缘体所围绕的金属导体。电极的表面保持暴露并提供切除或消融表面。在电外科手术期间，通常将金属电极浸入导电
流体中，并使其与要消融或凝固的组织结构
接触或非常靠近。在手术期间，典型地以几百伏到几千伏的
电压以及100kHz到4MHz以上之间的
频率给探针通电。电压在传导性液体中感生出
电流并引起发热。最强的发热发生在电流
密度最高的、与电极非常靠近的区域中。
[0004] 依据电外科器械如何配置，从该装置生成的热可被用于凝固组织(例如，烧灼组织)或可替选地用于消融组织(即，切除组织)。为了引起消融(即，切除)，电极生成足够的热以在电极附近形成气泡。气泡具有比组织或盐溶液高得多的
电阻，这致使跨电极的电压增加。给定充足的功率，则电极放电(即，形成
电弧)。高压电流流经气泡并产生
等离子体放电。移动电极靠近组织使得等离子体层进入充分接近的距离内以去除或消融该组织。
[0005] 电外科器械还可被用于凝固组织。在凝固过程中，电极处的电流密度被配置成引起发热而不进行切除。保持电流密度足够高以使得组织的
蛋白质和/或其他组分凝聚，从而引起凝固。然而，在凝固期间，限制电极的电流密度以防止消融。
[0006] 一些现有的电外科器械既可执行消融又可执行凝固。在多数情况下，医生通过减小来自RF发生器的功率而在消融模式与凝固模式之间切换。减小RF发生器的功率输出减小了电极处的电流密度，这阻止
电极形成电弧和生成等离子体。因此，该电外科器械将引起凝固。一旦医生完成了所期望的凝固，就可以增加RF发生器的功率而返回到消融模式。3.发明内容
[0007] 本发明涉及一种可选择性地执行消融或凝固的电外科器械。该电外科器械包括可以使用RF发生器而被激活的电极探针上的至少两个电极。该电外科器械可通过改变激活的表面面积的大小而在消融模式与凝固模式之间切换。具体地，在消融模式下，相对小的表面面积是激活的。因此，对于给定的功率量，电流密度相对高。在凝固模式下，激活的表面面积增加，从而对于给定功率量，降低了凝固模式下的电流密度。在凝固模式下，表面面积可以充分大且电流密度充分低，使得该装置将在使用几乎全部消融模式下可用的功率的同时进行凝固而非进行消融。通过使用大百分比的可用功率，本发明的电外科器械使用相同的电源和探针呈现出相对好的消融和凝固。
[0008] 本发明的装置可有效地在消融模式和凝固模式下使用，因为当使用者在凝固模式与消融模式之间切换时激活的表面面积改变。该配置与仅通过减小功率而实现在凝固模式与消融模式之间的切换的现有装置相反。在这样的装置中，在次优条件下运行凝固模式，因为可用功率的主要部分无法在凝固模式下使用(即，增加功率引起消融，而非增加凝固)。相比之下，借助于本发明的装置，当从消融模式切换到凝固模式时可以保持相对高的功率，因为激活的表面面积增加。因此，与使用相同的探针和相同的RF发生器的消融模式相比，在凝固模式下可以生成相对更多的热量。虽然不是必需的，但是本发明的装置甚至可以被配置成在从消融模式切换到凝固模式时允许功率增加，这与传统想法和实践相反。
[0009] 在本发明的一个
实施例中，电外科器械包括具有近端部分和远端部分的细长探针。第一电极位于细长探针的远端部分上，第一电极被定尺寸并被配置成在电外科器械的消融模式下以给定的功率输入来消融组织。凝固电极也位于远端部分上，但与第一电极电气隔离。凝固电极被定尺寸并被配置成在电外科器械的凝固模式下单独地或结合第一电极以相对高的功率输入(例如，与当仅激活第一电极来引起消融时相同)凝固组织。
[0010] 电外科器械还包括电气耦合到第一电极和凝固电极的使用者操作输入部件，诸如(但不局限于)
开关。使用者操作输入部件为使用者在消融模式与凝固模式之间提供可选择的切换。在消融模式下，输入部件将功率传输到第一电极，而在凝固模式下，输入部件将功率至少传输到凝固电极。在凝固电极模式下，接收功率的表面面积明显大于凝固模式下接收功率的表面。因此，对于给定的功率输入量，该装置被配置成在凝固模式下具有与消融模式相比更低的电流密度。
[0011] 在优选实施例中，通过将该装置配置成在凝固模式下同时将功率传输到第一电极和凝固电极两者，提供了在凝固模式下的增加的激活的表面面积。在该配置中，当以给定的功率输入来被单独使用时，第一电极被定尺寸并被配置成消融电极。在凝固模式下，凝固电极也是激活的，从而将功率汲取到其自身，并由此在利用大部分、全部或者甚至多于消融模式下的第一电极所需的功率驱动的同时，减小由第一电极接收的净有效功率。在凝固模式下，第一电极和凝固电极一起使用了在仅有第一电极的情况下所能使用的功率的非常大的百分比，以提供使得组织凝固的激活的表面面积。对于实现可用在具有严格的尺寸约束的外科手术中的紧凑型探针，在凝固模式下同时使用第一电极和凝固电极会是非常有利的。
[0012] 在凝固模式下使用相对高的功率改进了凝固模式下的电外科器械的效率和性能。不过，在双模式电外科器械的凝固模式下使用高功率与用于操作许多现有双模式电外科器械的原理相反，现有双模式电外科器械减小功率来实现凝固和防止消融。
[0013] 在可替选实施例中，在凝固模式下第一电极可不被激活。在本实施例中，与消融模式相比，在凝固模式下的增加的激活的表面面积可通过如下凝固电极来提供，该凝固电极被定尺寸为提供所期望的电流密度。该配置也提供了上述的在凝固模式下使用相对高的功率的益处。另外，在设计约束阻碍在凝固模式下最优地同时使用第一电极和凝固电极的情况下，本实施例会是有利的。
[0014] 本发明还包括用于操作电外科器械的方法。该方法包括(i)提供电外科器械，其包括具有近端部分和远端部分的细长探针，远端部分包括第一电极和凝固电极；电外科器械还包括用于允许使用者在电外科器械的凝固模式与消融模式之间选择的使用者操作输入部件(例如，开关)；(ii)将电外科器械耦合到向电外科器械提供功率的RF发生器；(iii)使用输入部件为电外科器械选择消融模式并以消融模式操作电外科器械；在消融模式下，向第一电极传输充足的功率以使得病人的组织消融；以及(iv)使用输入部件为电外科器械选择凝固模式并以凝固模式操作电外科器械；在凝固模式下，向凝固电极(并且可选地向第一电极)传输充足的功率以使得病人的组织凝固，并且在凝固模式下，与消融模式相比更大量的电极表面面积被激活。在优选的实施例中，借助于具有从约150W到约
600W、更优选地为约200W到约400W范围内的功率输出的RF发生器来实施该方法。
[0015] 根据以下描述和所附
权利要求，本发明的这些和其他优点与特征将变得更明显。4.
附图说明
[0016] 为了进一步阐明本发明的以上和其他优点和特征，将参照附图中示出的本发明的具体实施例对本发明进行更具体的描述。注意，这些附图仅描绘本发明的典型实施例，因此并不应认为其限制本发明的范围。将通过使用附图借助于额外的特性和细节来描述和解释本发明，在附图中：
[0017] 图1是根据本发明的实施例的包括射频发生器、抽吸器(aspirator)和电外科探针的电外科器械的透视图；
[0018] 图2是图1的电外科器械的探针的远端部分的示例性实施例的透视图；
[0019] 图3A是根据本发明的电外科器械的示例性
电路图；
[0020] 图3B是根据本发明的电外科器械的可替选电路图；
[0021] 图4A是根据本发明的实施例的示例性单极器械的电极配置的示意图；
[0022] 图4B是根据本发明的另一实施例的双极器械的电极配置的示意图；
[0023] 图5是根据本发明的实施例的示例性单极电外科器械的截面图；
[0024] 图6A-6D示出了根据本发明的电极配置的各种实施例。5.具体实施方式
[0025] 本发明涉及一种电外科器械，其可被选择性地操作以可替选地执行消融或凝固。该电外科器械包括可以使用RF发生器而被激活的电极探针上的至少两个电极。电外科器械可通过改变有效的激活的表面面积而在消融模式与凝固模式之间切换。具体地，在消融模式下，相对小的表面面积是激活的。因此，对于给定的功率输入，电流密度相对高。在凝固模式下，激活的表面面积增加，从而对于给定的功率输入，降低了凝固模式下的电流密度。
[0026] 图1示出了根据本发明的一个实施例的示例性电外科系统。电外科系统10包括电外科探针40，其被电气耦合到电外科发生器12和抽吸器14。
[0027] 电外科发生器12被配置成生成射频(“RF”)
波形。发生器12可生成用于消融组织和/或凝固组织的功率。在一个实施例中，发生器12包括标准部件，诸如用于控制RF
能量的频率和/或幅值的旋钮(dial)16、用于改变所生成的波形的类型(例如，在切除与凝固之间)的开关18、用于接通和断开发生器的开关20、以及用于连接电外科器械10的电气端口22。发生器12还包括用于连接电气接地或回路电极的端口24。注意，发生器12可被设计成与替代或附加到单极装置的双极电外科器械一起使用。
[0028] 抽吸器14包括
泵26、储存器28、通/断开关30以及抽吸器端口32。泵26提供
负压用于通过电外科器械10抽吸流体、气体和碎屑。所抽吸的流体和碎屑可被临时存储在储存器28中。在另一实施例中，电外科器械10连接到壁式吸引器(suction)。当使用壁式吸引器时，罐或其他储存器放置在
吸引管线中以收集被抽吸的组织和流体。本领域的普通技术人员将认识到可在本发明中使用发生器12和抽吸器14的许多不同的配置。
[0029] 电外科器械40被描绘为细长探针并且包括用于通过电气端口22将器械40电气连接到发生器12的电源线(power cord)34。延伸管路36提供器械40与抽吸器14之间的流体连接。流动控制装置38允许医师通过器械40改变抽吸的速率。
[0030] 电外科器械40包括近端部分42和远端部分48。在一个实施例中，近端部分42可以提供用于器械40的
手柄。探针40的远端部分48包括电极头49，电极头49包括多个电极。
[0031] 器械40可被用于选择性地消融或凝固病人的组织。近端部分42上的按钮44和46可被用于在用于消融组织的第一操作模式与用于凝固组织的第二操作模式之间切换器械40。
[0032] 器械40包括至少两个激活的电极，这两个电极被物理地和电气地配置成当器械40处于凝固模式下时提供与当器械40处于凝固模式下时的激活的表面面积相比更大的激活的表面面积。图2示出了如下电极配置的示例性实施例，该电极配置在凝固模式下提供了与消融模式相比更大的激活的表面面积。如图2所示，器械40包括远端部分48上的第一电极50和凝固电极52。第一电极50和凝固电极52是传导性元件，诸如金属或其他用于导通电流的适当材料。第一电极50和第二电极52通过绝缘材料54而彼此电气隔离。在本实施例中，电极50和52彼此同心。然而，本发明包括如下电极配置：其中第一电极和凝固电极不是同心的，如下面关于图6A-6D更全面描述的。外绝缘材料58在器械40的远端部分48上提供保护
覆盖物，同时使电极50和52暴露。
[0033] 抽吸腔56可以位于电极50内。抽吸腔56可与抽吸器14(图1)一起使用以在消融期间从手术部位
抽取流体和碎屑。在优选实施例中，将抽吸腔置于第二电极52内以在第一电极50与抽吸腔56之间提供一定距离。第一电极50与抽吸腔56之间的该距离可以是有益的，因为抽吸流体常常对邻近环境具有冷却作用，而对于在消融模式下实现等离子体，冷却是所不想要的。然而，本领域的普通技术人员将认识到抽吸腔56对于实施本发明不是必需的并且若需要的话可以将抽吸腔56置于器械40上的各种
位置。
[0034] 第一电极50被配置成当器械40处于消融模式时提供消融。被配置用于进行消融的电极具有如下表面面积：其在来自电源12的功率传输到该电极时可在
水介质中产生等离子体。允许实现消融的第一电极的具体配置将取决于所设计的用于操作器械40的功率。在一个实施例中，器械40被设计成在从约150W到约500W、更优选地为约200W到约400W的
2 2
范围内操作。对于额定为约400W的功率，表面面积可处于从约3mm 到约30mm、更优选地
2 2 2 2
为约5mm 到约25mm、并且最优选地为约7mm 到约20mm 的范围中。
[0035] 凝固电极52被配置成单独地或结合一个或多个辅助电极(例如，电极50)来执行组织的凝固。被配置用于进行凝固的电极具有如下激活的表面面积：其在来自电源12的功率传输到电极时不在水介质中产生等离子体，而是具有充分小的表面面积使得来自电源12的功率将生成充足的热以在组织中引起凝固。例如，对于额定为约400W的功率，在凝固期2 2
间的激活的表面面积可以处于从10mm 到约50mm 的范围中。凝固电极52在尺寸上大于第一电极，这允许发生凝固而非消融。在一个实施例中，在凝固期间为激活的凝固电极在表面面积上比第一电极的表面面积大至少10％，可替选地在表面面积上大至少15％、大25％、或者甚至大50％。本领域的普通技术人员容易熟悉选择适合的功率水平和电极表面面积以在病人的组织中实现凝固。凝固电极52还具有比回路电极小的表面面积。在一个实施例中，回路电极的表面面积比回路电极的表面面积小至少10％，可替选地在表面面积上小至少15％、小25％、或者甚至小50％。
[0036] 将电极配置用于消融或凝固所需的表面面积将取决于要传输到该装置的功率。在本领域中通常是提供允许医师调节功率的发
电机。为了本发明的目的，根据单一功率设置(即，第一电极50以设计功率进行消融并且凝固电极以相同的设计功率单独地或以结合方式来进行凝固)做出关于电极50是否被配置用于消融以及电极52是否被配置用于凝固的确定。然而，要理解，医师在使用中可以选择关于消融模式和凝固模式的不同功率设置，只要这些功率设置在消融模式下提供消融并在凝固模式下提供凝固。
[0037] 电极50和52被配置成允许使用者选择性地以凝固模式或消融模式操作器械40。使用者通过致动使用者操作输入部件(例如，开关)而在两种操作模式之间选择。使用者操作输入部件可以是任何类型的机械或电气输入装置，其使器械40上的激活的表面面积的大小改变，以使电极50和/或电极52在凝固条件下操作或可替选地在消融条件下操作。
[0038] 在一个实施例中，使用者输入部件可以是机械开关。机械开关的示例包括下压按钮开关、操纵杆致动开关、
脚踏板开关等。本领域的普通技术人员将认识到存在许多不同类型的开关，其可在本发明中用作使用者操作输入装置。
[0039] 当被致动时，使用者操作输入部件使功率传输到第一电极50和凝固电极52之一或两者。图3A和3B是示出了示例性电气配置的电路图，该电气配置允许使用者通过改变激活的表面面积而在凝固模式与消融模式之间选择性地切换以实现两种不同的模式。图3A示出了当器械40处于消融模式时第一电极350a执行消融并且当器械40处于凝固模式时凝固电极352a与第一电极350a一起执行凝固的电气配置。
[0040] 在图3A中，电源312a电气耦合到通/断开关345a和回路电极323a。通/断开关345a电气耦合到第一电极350a和选择器开关345c。选择器开关345c电气耦合到凝固电极352a。图3A示出了处于断开位置的器械10。为了实现消融模式，使用者致动通/断开关345a，这将来自RF发生器312a的电流传输到第一电极350a。电路是通过流经病人的组织或流体到回路电极323a的电流来完成的。在通/断开关345a被致动并且选择器开关345c未被激活的情况下，凝固电极352是断开的(即，非激活的)。因此，由第一电极350a提供激活的表面面积。第一电极350a具有如下表面面积：其适于在选择器开关345c处于断开位置的情况下由RF发生器312a激活时执行消融。
[0041] 为了实现凝固操作模式，使用者致动选择器开关345c，因而这将电流的一部分传输到凝固电极352a，从而激活凝固电极352a的表面。用于第一电极350a和凝固电极352a两者的电路是通过电气耦合到回路电极323a的流体或组织而完成的。在凝固模式下，电流在第一电极350a与凝固电极352a之间共享，从而减小到第一电极350a的电流(与在消融模式下传输到第一电极350a的电流相比)。凝固模式下的激活的表面面积是第一电极350a和凝固电极352a上的激活的面积的和，其大于在消融模式下的激活的表面面积(即，仅仅第一电极350a)。增加的表面面积导致充分低的电流密度以避免生成等离子体，但是导致充分高的电流密度以引起凝固。
[0042] 图3B是根据本发明的如下探针的电路图，该探针具有允许电流选择性地传输到第一电极350b或凝固电极352b的极开关(pole switch)345b。RF发生器312b电气耦合到极开关345b和回路电极323b。极开关345b可由使用者在对应于消融模式、凝固模式和断开的三个位置之间切换。所示的极开关345b位于消融模式。在该配置中，来自RF发生器的电流仅传输到第一电极350b。由使用者进行的致动可以使极开关345b位于中间位置，在该情况下探针处于断开位置。极开关345b进一步移动到底部位置激活了凝固电极352b，而不是第一电极350b。凝固电极352具有比消融电极350b更大的激活的表面面积。因此，凝固电极352上的电流密度与在极开关345b处于消融模式的情况下第一电极350b的电流密度相比更小。凝固模式下较低的电流密度导致凝固而不是消融，即使RF发生器312b的功率输出等于、大于或小于极开关345b位于消融模式的情况下的功率输出。
[0043] 在图3B中示出的实施例中，凝固电极352b将典型地具有比消融电极352a更大的表面面积。然而，在图3A中示出的实施例中，凝固电极352a的表面面积可以与第一电极350a相同、更大或更小，只要凝固期间的总的激活的表面面积大于消融期间的激活的表面面积。
[0044] 图4A和4B是示出了将开关和电极并入探针或器械中的示意图。图4A和4B分别示出了单极和双极电极配置。在图4A中，探针440a包括第一电极450a、凝固电极452a和开关444a。探针440a电气耦合到RF发生器412a。回路电极423a电气耦合到RF发生器412a。在本实施例中，回路电极423a没有并入探针440a中。因此回路电极423放置于病人的身体上以提供完整的电路。图4A中示出的单极配置包括使开关444a与第一电极450a和凝固电极452a电气耦合的两个引线453a、453b。该单极配置可以是有利的，因为它消除了牵涉到将附加电极并入到可能非常小探针中的复杂性。
[0045] 图4B示出了双极配置，其中，探针440b包括第一电极450b、凝固电极452b和回路电极423b。回路电极423b并入探针440b中并通过引线453c电气耦合到开关444b。将回路电极423放置在探针440b上可以是有利的，因为它减少了操作期间流经病人的电流量，并且它消除了使分立的线适当地附接到病人的必要。
[0046] 虽然图4A和4B示出了单极和双极配置，但是本发明并不局限于单极或双极配置，并且假若存在充足的表面面积，可以在探针上放置额外的分立电极。
[0047] 虽然已示出开关444a和444b被分别并入探针440a和440b，但是本领域的普通技术人员将认识到开关可以在探针外部。例如，开关可以并入电气耦合到RF发生器和探针440的脚
踏板中。
[0048] 本发明包括具有广泛的多种配置的装置。典型地，器械或探针将具有中空管，该中空管具有并入管路中并引向远端的电气引线。图5示出了根据本发明的一个实施例的示例性单极探针540的横截面。探针540是与图1中所示的电极头基本相似的电极头的横截面。探针540形成具有抽吸腔554的细长管，抽吸腔554引向探针540的远端处的抽吸开口556。
探针550包括电气耦合到第一电极550的第一电气引线558。第一电极550可以被配置成当被激活时执行消融。第二电气引线560电气耦合到第二电极552。第二电极552可以被配置成在该装置的凝固模式下引起凝固。第一电极550和第二电极552被绝缘材料562电气隔离。类似地，引线558和560彼此电气隔离。本领域的普通技术人员熟悉配置电极和绝缘体以提供电气隔离，同时允许来自RF发生器的电流给电极提供功率。
[0049] 可以改变第一电极和第二电极的具体配置。例如，第一电极和第二电极可以是如图1中所示的同心矩形。图6A-6D示出了电极的可替选配置。图6A示出了具有圆形同心电极的电极头649a。电极头649a包括第一电极650a、第二电极652a以及隔离这两个电极的绝缘材料654a。可选的抽吸腔556a位于第二电极652a内。虽然图6A示出了在第二(例如，凝固)电极652a外的第一电极650a，但是本领域的普通技术人员将认识到同心电极可以是相反的，使得凝固电极652a在第一电极650a外。
[0050] 图6B示出了非同心的电极配置。在本实施例中，电极头649b包括被配置用于消融的第一电极650b和被配置成(单独地或结合第一电极650b)进行凝固的第二电极652b。绝缘材料654b使第一电极650b与第二电极652b电气隔离。可选的抽吸腔656b位于第二电极652b内。
[0051] 图6C示出了具有位于抽吸腔656c之上的第一电极650c的可替选实施例。凝固电极652c位于电极头649c的与第一电极650c相反的侧。电极头649c可以由绝缘材料654c形成，以电气隔离第一电极650c和凝固电极652c。
[0052] 图6D示出了双极电极头649d。双极电极头649d包括与第二(例如，凝固)电极652d和抽吸腔656d同心的第一电极650d。电极头649d还包括回路电极623d。使用绝缘材料654d使回路电极623d、第一电极650d和凝固电极652d电气隔离。回路电极623d具有充分大的表面面积以使由通过其的电流生成非常少的热，使得回路电极623a不引起凝固。
[0053] 在不背离本发明的精神或实质特征的情况下，能够以其他具体形式来实施本发明。应在所有方面认为所描述的实施例仅是说明性的，并且是非限制性的。因此，本发明的范围是由所附权利要求来表示的，而不是由以上描述来表示的。所有落在权利要求的等同物的意义和范围内的改变应该被包含在权利要求的范围之内。
[0054] 权利要求如下：
