Brevet FR2150586A1 — publié le 19730413

L'invention se rapporte à un appareil électronique d'intervention chirurgi cale, doté de nombreux accessoires, prévus notamment pour différentes sorti tes de coupes et la fermeture de petits vaisseaux sanguins avec effet hémostal tique plus ou moins prononcé. On a déjà expérimenté la coupe chirurgicale avec effet hémostatique. Pour se mettre dans de telles conditions d'opération, il faut utiliser des signaux électriques d'une certaine puissance en contact avec la peau que l'on incise par l'intermédiaire de l'instrument chirurgical. On connaît déjà des appareils produisant des champs électriques importants en haute fréquence à partir de dispositifs à éclateurs. L'éclateur en lui-meme s1 identifie largement à un commutateur automatique qui se ferme par la naissance de ltétincelle lorsque la tension entre ses bor nes est égale à la tension d'amorçage. En associant plusieurs éclateurs à un instrument de coupe, on a pu réaliser des interventions avec un certain effet hémostatique, mais ce dispositif, com- me on le verra, présente de nombreux inconvénients tant par son utilisation que par ses caractéri stiques, ainsi que son efficacité et ses résultats assez médiocres. Ainsi, on peut formuler les nombreux inconvénients d'un tel dispositif: la résistance en régime d'étincelles dépend de beaucoup de facteurs, celle-ci s'accompagne toujours d'une dissipation d'énergie sous forme de chaleur par effet Joule, Ceci entraine évidemment un rendement assez mauvais et par con séquent, une consommation d'énergie grande. - la résistance de l'éclateur enctrcuit fermé n'est pas constante et varie au cours meme d'une oscillation. La décroissance des amplitudes se trouve etre dans le meilleur des cas exponentielle. - la représentation du champ électrique en fonction du temps a la forme de pa- quets successifs de tension sinusoidale amortie, séparés chacun par un temps mort important correspondant à la charge d'un condensateur à travers une impédance jusqu a ce que la tension à ses bornes atteigne la tension d'amorSac. ge de ltéclateur. Ce temps mort et la forme de décroissance des amplitudes du signal provoquent bien souvent un collage et une carbonisation au niveau de la coupe et, en augmentant la puissance, l'électrode devient noire, se salit et accroche de plus en plus. Le collage est bref et peu perceptible, mais il se remarquera très vite au moindre déréglage de l'éclateur. - le décrètement du signal jouant un rôle considérable dans l'effet hémostati que, celui d'un tel circuit est important, de l'ordre d'un dixième alors que pour des circuits du type électronique, on peut facilement atteindre le milliè- me. l'éclateur présente d'une façon générale les inconvénients d'un système mé cantique - ses réglages sont délicats - ses caractéristiques varient dans le temps il produit des étincelles de façon irrégulière - sa fréquence n'est pas bien stable et ne peut dépasser un maximum de cinq cents à six cents KHz, alors que principalement pour la coupe une fréquence du double donne des résultats bien meilleurs. ses composantesparasites sont nombreuses et importantes, gênant un envis ronnement immédiat de dispositifs électroniques et électriques assez sensibles I De plus, ce matériel est particulièrement lourd et encombrant et d'un prix de revient relativement important #n -résumé, ces inconvénients peuvent se classer en trois groupes principaux, les inconvénients du type : - prix de revient et d'utilisation, entretien, manipulation - caractéristiques électriques parasites gênants pour l'environnement électronique et électrique. La présente invention a pour but de remédier aux différents inconvénients précédemment énumérés, en proposant un appareil électronique d'intervention chirurgicale pour la coupe et la fermeture de petits vaisseaux sanguins avec effet hémostatique plus ou moins prononcé. A cet effet, l'invention concerne un appareil électronique d'intervention chirurgicale. prévu notamment pour la coupe et la fermeture de petits vaisseaux sanguins avec effet hémostatique plus ou moins prononcé, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs alimentations électriques commandées par des dispos sitifs de sécurité, un générateur de différentes formes d'onde de meme haute fréquence, connecté à un étage de puissance relié lui-meme à travers des circuits de- sécurité, de protection et de commande et par une liaison avec suppression de la composante continue, à des électrodes spécifiques de chaque usage et notamment à divers instruments manipulés par le chirurgien, le re tour haute fréquence s'effectuant par circuit séparé, l'appareil possédant en outre au moins deux fonctions annexes. L'invention présente de nombreux avantages par rapport aux dispositifs existant actuellement - il permet d'obtenir avec un rendement acceptable, des oscillations autour tretenues donc plus de temps mort de récupération entre différents paquets d'onde, ni de consommation abusive d'énergie comme dans le cas d'un écla teur. - on dispose de plusieurs formes d'onde possibles correspondant à des utili sations différentes et spéciales -il est équipé de plusieurs accessoires et instruments d'intervention chirurgi cale permettant un vaste champ d'application - ses réglages sont faciles et sables - ses caractéristiques restent constantes dans le temps et en particulier, sa fréquence qui convient parfaitement pour la coupe - la puissance appliquée est réglable graduellement et reste constante à peu de choses près pour une large gamme d'impédances de charge - les composantes parasites recueillies par un entourage drappareils électri ques ou électroniques à haute sensibilité sont faibles et se réduisent encore par des prises de masse - le décrètement du signal est au moins cent fois plus faible que dans le cas d'un circuit à éclateur - l'appareil possède plusieurs circuits de sécurité évitant ainsi toutes fausses manoeuvres dangereuses pour le patient ou pour l'appareil lui~mtme - l'appareil possède en plus deux fonctions supplémentaires et indépendantest à savoir le cautère et la lumière - l'appareil peut se livrer en trois versions différentes : la première autotrans. portable, la deuxième encastrable et la troisième sous forme de meuble. D'autres avantages tels que le poids, l'encombrement, les facilités d'utile station, les prix de revient et d'usage, sont également à considérer. L'invention sera bien comprise en se référant à la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif illustrée par le dessin annexé dans lequel - la figure 1 est un schéma synoptique de l'appareil raccordé à quelques unes de ses électrodes la # la figure 2 est un schéma électrique du circuit du coffret de commande ac- tionné par les deux pédales la figure 3a est une vue en perspective de l'ensemble de l'appareil dans une version transportable - la figure 3b est une vue en plan de la face avant de l'ensemble de l'appareil dans une version encastrée la figure 4 est une vue de la forme d'onde après l'oscillateur pilote - la figure 5 est une vue de la forme d'onde après le premier filtre la figure 6 est une vue de la forme d'onde après le deuxième filtre - la figure 7 est une vue de la forme d'onde après le troisième filtre. L'appareil d'électrochirurgie selon l'invention se compose d'un oscillateur pilote 1 de type connu fournissant un signal périodique sinusoidal de fréquence fixe et stable située autour de lMHz. Cet oscillateur est chargé par un ensemble 2 de circuits comprenant en service, soit l'un des filtres d'amortissement, à constantes localisées,composé d'une batterie d'au moins trois filtres 3 > 4 > 3,4, 5, soit par une ligne directe 6. Une liaison commune 7 se partage en quatre branches parallèles comporte tant les différents filtres et la liaison directe 6. Ces branches seront numéro~ tées respectivement 3a, 4a, Sa et 6a selon la correspondance avec les élé- ments de charge. Ces différentes branches comportent en série les icérrup- teurs numérotés 3b, 4b, 5b et 6b selon la correspondance précédemment établie et adoptée pour les organes annexes correspondants. Ces interrupteurs sont actionnés par un ensemble bobineupalette 3c, 4c, 5c et 6c le tout formant séparément plusieurs relais commandés respectivement par des interrupteurs à touches et à rejet commandés numérotés respectivement 3d, 4d, 5d et 6d et commandés par les dispositifs connus de rejet correspondants 3e, 4e, Se et 6e. Les différentes formes d'onde prises à la sortie de la ligne directe ou des différents filtres et visualisées par exemple sur l'écran d'un oscilloscope, sont représentées dans les dessins correspondants, respectivement aux figures 4, 5, 6 et 7. L'ensemble 2 des circuits de charge de l'oscillateur est raccordé par loin~ termédiaire d'un intrrupteur bipolaire 8 actionné par un ensemble mobilepalette 8a formant relais, à un amplificateur de puissance de type connu 9 à travers deux potentiomètres 10 et 11 correspondant respectivement aux deux grandes fonctions de l'appareil: section et coagulation. Le potentiomètre 10 correspondant à la fonction section est en service quand le relais 8a est au repos. Ces potentiomètres commandent la puissance fournie à l'extérieur par l'am plificateur de puissance 9. Un circuit accordé 12 constitue la charge de cet amplificateur 9 ainsi que le primaire d'un transformateur haute fréquence 13 de préférence à air assurant la liaison avec suppression de la composante continue de cet amplificateur avec les instruments de travail à travers un condensateur de sécurité 14 dont l'une des extrémités 15 se trouve reliée à une borne de sortie constituant le point chaud pour les signaux haute fréquen ce.L'autre borne 16 prévue pour le retour de ces memes signaux est en fait double et comporte deux contacts connectés à l'instrument en service par l'in~ termédiaire d'une prise Jack 18 assurant ainsi la fermeture d'un circuit de sécurité~ dont on parlera plus loin. L'appareil admet plusieurs accessoires, pour la plupart de type connu. On a représenté ici tout d'abord une plaque de retour haute fréquence 19 en con tact avec la peau du malade, le cordon 20 la reliant à l'appareil est bifilaire. La plaquette de contact 21 établissant une liaison entre le fil 20 et la plaque 19 possède une prise supplémentaire pour une liaison 22 vers une masse enté, rieure à potentiel nul L'électrode supérieure correspondante est constituée d'un stylet 23 à emu bout interchangeable 24 utilisé comme bistouri. On a fait figurer également une pince 25 utilisée sans plaque. L'aller et le retour haute fréquence s'effectuent dans la pince, respectivement par chacune de ses branches 26 et 27 prolongées par des becs de contact pour la fermeture de petits vaisseaux sanguins. Une bofte de liaison 28 assure sa liaison bipolai re avec l'appareil. On expliquera maintenant les différentes alimentations et leurs dispositifs de commande. L'arrivée du secteur s'effectue sur des bornes 29 et 30. Le secteur est appliqué par la fermeture des contacts 31 et 32 d'un télérupteur 33 agissant sur les deux phases et commandé par une bobine 34 elle-meme alimentée par le secteur en amont du télérupteur 33 et en parallèle sur la ligne d'alimenta~ tion par des circuits 35 et 36, à travers un interrupteur à touches 37 et un fusil ble 38. Le télérupteur 33 alimente en parallèle et à travers une lampe témoin 39 tout d'abord le circuit primaire 40 d'un transformateur haute tension 41 comc portant en série les contacts d'un relais 42 relié par un fil 43 à l'organe cen- tral de commande dont on parlera plus loin, ensuite le circuit primaire d'un transformateur basse tension 44 ainsi que le circuit de commande 45 d'un relais temporisé 46 monté en série et en tête sur les circuits de commande basse tension continue des différents relais de l'appareil. Le transformateur basse tension 44 alimente d'une part en tension filaments, par l'intermédiaire des liaisons 47 et 48, respectivement le montage oscillateur pilote 1 et le montage amplificateur de puissance 9 et, d'autre part un montage 49 de redressement, de filtrage et de stabilisation de cette tenl sion, alimentant ainsi, à travers le relais temporisé 46, un autre relais de sécurité 50 et les différents relais de commande de fonctionnement. Le transformateur haute tension 41 alimente, par l'intermédiaire des lignes 51, 52 et 53 et des alimentations 54, 55 et 56, respectivement et séparé ment en tension continue, l'oscillateur pilote 1, les grilles et écrans des élé- ments actifs de l'amplificateur de puissance 9 et les plaques de ce meme amplificateur. Les lignes entre les alimentations 55 et 56 et l'amplificateur 9 sont numérotées respectivement 57 et 58. Sur la ligne 57 est branchée en parallèle une lampe 59 et en série les contacts 60 d'un relais 61. La ligne 58 comporte en série un fusible 62, les contacts 63 d'un relais 64, une self de choc haute fréquence 65. Les relais 61 et 64 sont reliés à un organe de commande extérieur dont on parlera plus loin. C'est à la sortie du relais de sécurité 50 que ce branchent les lignes basse tension continues 65 et 66 montées en parallèle. La ligne 65 alimente les relais 3c et 4c par l'intermédiaire des-interrupteurs à touches 3d et 4d dont on a déià parlé. La ligne 66 alimente les relais 5c et 6c par l'intermédiaire des interrupw teurs à touches 5d et 6d selon un montage similaire à leurs correspondants 3c et 4c, cette meme ligne alimente également un coffret de commande 67 comportant deux pédales 68 et 69 correspondant respectivement aux fonctions section et coagulation". On se réfère maintenant simultanément aux figures 1 et 2. Ce coffiret comprend: la ligne électrique d'entrée 66 et trois lignes de sortie 70, 71 et 72. La ligne 70 est branchée en parallèle sur la ligne 71 et alimente le relais 8a, Les lignes 71 et 72 alimentent toutes deux les relais 61 et 64. Une dérivation sur celles-ci renvoie la tension de commande au relais 42. Les pédales 68 et 69 actionnent une lame rigide 73 pivotant autour d'un point central 74. Cette lame 73 ferme des interrupteurs bipolaires correspon# dants 75 et 76 comportant chacun trois contacts numérotés respectivement 75a, 75b, 75c et 76a, 76b, 76c. Les contacts 75c et 76c sont des contes centraux. Un fil intérieur 77 relie les contacts 75c et 76b entreweux. En appuyant simultanément sur les deux pédales 68 et 69 la lame rigide 73 ne peut pivoter autour du point central 74 puisque qu'elle est sollicitée par la meme force des deux côtés simultanément. Cette action n'engendre aucune commande ou supprime la commande existante. Ce coffret de commande comporte des interrupteurs étanches aux gaz. Un dernier circuit est prévu pour la sécurité du patient. Le circuit de com- mande du relais de sécurité 50 se referme à la masse par l'intermédiaire d'une lampe 78 et d'un conducteur de liaison 79, de la fiche 18, du cordon 20 bifilaire degáque et de la plaquette à connexions 21. On se réfèrera maintenant aux figures 3 a et 3b. L'appareil possède également deux fonctions secondaires permettant l'alimentation d'un cautère et d'une lumière. La face avant de l'appareil possède des potentiomètres de réglage d'intensité et des voyants propres à chaque fonction et numérotés respectivement 80, 81 et 82, 83. L'appareil présente également trois versions de réalisation différentes. Dans la première, deux coffrets 84 et 85 constituant l'appareil proprement dit et son alimentation sont posés sur les plateaux respectivement supérieur et inférieur d'un support 86 formant table roulante dont les roulettes avant 87 sont munies de freins 88 à pédale. Le coffret supérieur comporte de chaque côté latéral de sa face avant des rampes 89 et 90 servant à son positionnement et à son déplacement. le coffret de commande 67 est relié électriquement aux coffrets 84 et 85 par un cable 91. Dans une deuxième version, l'appareil est livré sous une forme encastra~ ble. On retrouve les différentes fonctions, commande, voyants à des endroits similaires. Sur la face avant, une plaquette de visite 92 permet d'atteindre, de sortir, et de réenficher les cartes de circuits imprimés dans leur support à glissières. Ceci permet un dépannage aisé meme en cours d'opération chirurgicale, les cartes étant antiseptisées. Sur la partie droite de la face avant a été aménagée une fenêtre de ventila~ tion grillagée 93. Le cadre 94 de la face avant s'applique contre les bords de par l'ouverture correspondante réalisée cOtés d'un rack ou dans un mur. La troisième version n'est pas figurée ici car elle se présente pratique ment de la meme façon que la première mais sous le forme d'un meuble. On expliquera maintenant les différentes phases de fonctionnement et d'utilisation de l'appareil selon l'invention On se réfère à toutes les figures simultanément. On suppose l'appareil prêt à l'emploi dans une salle d'opération. On met l'appareil en route en appuyant sur la touche de commande 37. Ausu sitar, la bobine 34 du télérupteur 33 est excitée et les contacts 31 de ce dernier se ferment sur les deux phases du circuit d'alimentation. Le voyant lumineux 39 s'éclaire ; la tension alimente le transformateur basse tension 44 et les filaments des différents tubes actifs de l'appareil se mettent en chauf fage . Le montage fournissant la basse tension continue se trouve également alimenté ainsi que le relais temporisé 46 par l'intermédiaire de la ligne 45. Les contacts de celui-ci se ferment au bout d'un temps déterminé . Ce etemps peut correspondre à la durée de chauffage des filaments des tubes actifs de l'appareil. Le circuit basse tension continue est coupé au niveau du relais 50 tant que son circuit spécial 78, 79 de retour masse ne se trouve pas fermé par llinter- médiaire du double circuit plaque 20 , ceci pour ne pas oublir de positionner la plaque servant de retour haute fréquence, par exemple sous le malade. En effet, l'application de la puissance haute fréquence sur la peau du malade sans plaque de retour en contact avec ladite peau de celui-ci peut entrainer des troubles graves pour ce dernier. Lorsque la plaque et le circuit de retour masse sont branchés, le voyant 81 de sécurité plaque s'allume. Dès lors, le courant continu alimente les différents dispositifs basse tension de l'appareil. On choisit alors une fonction en appuyant sur une des touches 3d, 4d et 5d, 6d, les deux dernières correspondant à la coupe et les deux premières à la coagulation. On appuie par exemple sur la touche 3d correspondant à la plus forte coagulation. Le contact 3b se ferme alors et le filtre 3 est mis en service. Le Le chirurgien prend le bistouri dans les mains, la plaque se trouvant sous le malade. Le coffret de commande 67 à pédales 68 et 69 a été placé à proximité des pieds du chirugien. Le chirurgien se règle à une puissance haute fréquence correspondant au travail qu'il veut entreprendre en positionnant le potentiomètre 11 en face d'une graduation repère. Il appuie alors sur la pédale ''coagulation'' 69 Aussitôt, le relais 42 dans le circuit primaire du transformateur haute tension est alimenté par fermeture re de l'interrupteur 76 et le transformateur haute tension débite dans les alimentations 54, 55 et 56 fournissant les hautes tensions, respectivement à l'oscillateur pilote 1, et aux grilles, écrans et plaques de l'amplificateur de puissance 9 par fermeture des contacts 60 et 63 des relais 61 et 64. La fermeture de l'interrupteur 76 provoque la mise au travail du relais 8a par l'intermédiaire de la ligne 70. L'interrupteur 8 bascule et les signaux en sortie du filtre 3, que l'on peut voir sur la figure 7, sont appliqués à l'am plificateur de puissance 9 à travers le potentiomètre 11. Le signal haute fréquence dont la composante continue est supprimée par le transformateur de sortie 13 se trouve appliqué sur le malade par l'intermédiaire de l'électrode chirurgicale en service. Cette forme de liaison et l'im- pédance interne de l'amplificateur de puissance 9 permettent de délivrer une puissance quasi constante en fonction de l'impédance de charge. Selon les travaux chirurgicaux à effectuer, on choisit les différentes formes d'onde consignées dans les figures 4, 5, 6 et 7. On passe de l'onde pure pour la figure 4 à des ondes de plus en plus amorties pour les figures 5, 6 et 7. Physiologiquement, il apparat que plus le décrétement est court, plus 11 effet hémostatique diminue en faveur de la pénétration, Le décrétement rend compte de la décroissance des amplitudes en fonction du temps; il est mis en évidence ici par les courbes 95 tracées en pointillés sur les figures 5, 6 et 7. Bien que l'isvention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation par ticulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de combinaisons et de matériaux de ces divers éléments, sans pour cela s'éloigner du cadre et de l'esprit de l'invention. Revendications 1) Appareil électronique d'intervention chirurgicale, notamment pour la coupe, la coagulation en cours de coupe et la fermeture individuelle de petits vaisseaux sanguins par coagulation, caractérisé en ce qu'il comporte plu sieurs alimentations électriques séparées 49, 53, 55 et 56, commandées et appliquées par des dispositifs de sécurité à un générateur de plusieurs différentes formes d'ondes, toutes de même haute fréquence, connecté à un étage de puissance règlable 9 relié lui-même aux différentes parties électroniques de l'appareil, à travers le maximum de circuits de sécurité, de protection et de commande, évitant toute fausse manoeuvre et par une liaison avec supc. pression de la composante continue à plusieurs électrodes interchangeables, spécifiques de chaque usage et notamment à divers instruments manipulés par le chirurgien, le retour de la haute fréquence s'effectuant par circuit sépia ré. 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur des différentes formes d'onde de même haute fréquence comporte un oscilla~ teur pilote 1 fournissant un signal périodique sinusoïdal de fréquence stable voisine ou égale à 1MHz, cet oscillateur 1 étant relié, à travers un ensemble de commutation, à différents circuits de charge 3) Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la charge de l'oscillateur 1 est constituée par au moins quatre branches de circuits électriques en parallèles 3a, 4a, Sa, 6a dont trois d'entre-elles comportent des filtres d'amortissement 3,4,5 mis en service séparément par la fermeture d'interrupteurs 3b,4b, 5b, 6b , actionnés par des ensembles bobine-palettes 3c, 4c, suc, 6c excités par une basse tension continue appliquée par l'intermé-- daire de touches 3d,4d, sud, 6d à rejet commandé par des bobines de maintien 3e,4e, Se,6e. 4) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les alimentai tions électriques comprennent un transformateur basse tension 44 alimentant un montage de redressement, filtrage, et stabilisation49, un transformateur haute tension 41 alimentant, par l'intermédiaire de trois lignes 51, 52 et 53 respectivement trois alimentations séparées 54, 55 et 56 prévues pour lloscilt lateur 1 et l'étage de puissance 9. 5) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les circuits de protection comprennent une commande de mise en route par une touche 37 peur. mettant d'exciter la bobine 34 d'un télérupteur 33 dont les contacts 31 alimente. tent l'appareil en courant secteur, un re lais temporisé 46 relié au secteur en aval du télérupteur 33 par une ligne 45 et ne permettant l'application de la basse tension de commande de l'appareil qu'après un temps déterminé, et un relais 42 inséré en série dans le circuit primaire du transformateur haute tension 41 et commandé en basse tension continue par une ligne 43 venant d'un organe de commande 67. 6) Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un coffret de commande 67 comportant deux pédales 68 et 69 actionnant deux interrupteurs 75 et 76 par l'intermédiaire d'une lame rigide 73 pivotant autour d'un point fixe 74, ces interrupteurs comportant plusieurs contacts 75a, 7Sb, 75c, 76a, 76b, 76c dont 75c et 76b sont reliés entre-eux par un fil intérieur 77, une ligne d'arrivée 66 reliée au contact 76c et trois lignes de départ 70, 71 et 72 reliées respectivement aux contacts 76a pour les deux premières et 75a pour la dernière. 7) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il peut se rack. corder à plusieurs instruments chirurgicaux se composant au moins d'un insu. trument comprenant un manche 23 et une pointe interchangeable 24 pour la coupe des tissus et d'une pince 25 formée de deux branches 26 et 27 reliées à deux becs pour la fermeture des vaisseaux sanguins, ces deux becs assurant l'aller et le retour haute fréquence. 8) Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le retour haute fréquence s'effectue, pour des instruments autres que la pince 25, par une plaque 19 possédant une plaquette de connexions 21, toutes reliées entrewelles et à une prise de masse supplémentaire 22, ainsi qu'un cordon bifilaire 20 relié par l'intermédiaire d'une prise 18 d'une part au circuit masse de l'appa- reil et d'autre part au retour de masse 79 à travers une lampe 78 d'un relais de sécurité dont les contacts sont montés en série sur le circuit d'alimenta~ tion basse tension continue de commande de l'appareil.