СИСТЕМА ДЛЯ АБЛЯЦИИ ДЛЯ КОАГУЛЯЦИИ ПОВЕРХНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ТКАНИ БОЛЬШОЙ ПЛОЩАДИ
ABLATION SYSTEM FOR COAGULATION OF SURFACE OF BIOLOGICAL TISSUE OF LARGE AREA

Настоящее изобретение относится к системе для абляции, в частности для абляции большой площади слизистой оболочки.
Для целей терапии, в частности, слизистой оболочки желудка, например, для резекции новообразований или также для изменения характера питания или веса пациентов, могут быть необходимы абляция и/или коагуляция большой площади точно определенных областей слизистой оболочки и подслизистой, в случае чего глубина коагуляции в области терапии должна быть одинаковой, насколько это возможно, чтобы не повредить мышечную ткань. Обычно терапевтическая абляция слизистой оболочки выполняется посредством эндоскопа, причем для абляции могут быть использованы специальные зонды.
Например, в документе WO 2011/022069 A предлагается эндоскоп с концевым колпачком, который следует размещать на слизистой оболочке, и на его внутренней стороне выполняется аргонно-плазменная коагуляция. Колпачок предназначен для ограничения эффективной области аргонно-плазменной коагуляции.
В документе US 8 641 711 B2 предлагается устройство для абляции слоев ткани полых органов, устройство содержит электрически активную головку с электродами. Головка предусмотрена с расширяющимся элементом для позиционирования головки относительно расположенной напротив стенки ткани определенным образом.
В документе US 2004/0215180 A1 предлагается зонд для абляции с несколькими напоминающими проволоки отдельными электродами, выступающими из дистального конца зонда, электроды присоединены вместе к электрическому проводнику и посредством последнего на них подается электрический ток от генератора электрической мощности, электрический ток осуществляет абляцию.
В документе US 2003/0181900 A1 показан зонд для контактной коагуляции с использованием нескольких электродов, которые - при использовании прикасаются к ткани – присоединены в некотором порядке последовательно относительно высокочастотного генератора, в соответствии с конкретной схемой.
Для одновременной хирургической терапии биологической ткани с использованием нескольких искровых плазменных зондов в документе DE 10 2005 007 769 A1 предлагается система, содержащая несколько однополюсных устройств, которые присоединены к одному высокочастотному генератору посредством высоковольтного переключателя, при этом переключатели замыкаются по очереди, чтобы отдельные устройства получали высокочастотный ток периодически.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение концепции для коагуляции или абляции большой площади слизистой оболочки.
Эта задача решена посредством системы для абляции по п. 1:
Система для абляции по настоящему изобретению содержит зонд для плазменной абляции по меньшей мере с двумя аналогичными искровыми плазменными электродами, которые расположены на фиксированном расстоянии друг от друга. На них подается напряжение высокой частоты от одного источника электропитания. Это осуществляется посредством двух электрических линий, расположенных параллельно друг относительно друга, для искровых плазменных электродов, а также предусмотрено расположение переключателя между источником и линиями, чтобы поочередно подавать на искровые плазменные электроды импульсное напряжение высокой частоты. Кроме того, система для абляции содержит источник газа и по меньшей мере одну линию текучей среды, которая ведет от источника газа к искровым плазменным электродам.
В системе для абляции по настоящему изобретению по меньшей мере две плазменные струи испускаются абляционным зондом, струи направлены непосредственно рядом друг с другом на ткань, подлежащую терапии. Плазменные струи задействуются (возбуждаются) поочередно, т.е. два искровых плазменных электрода поджигаются поочередно. Две плазменных струи могут быть скомбинированы для формирования пучка с уплощенных овальным сечением, сечением в виде полосы или подобным. Когда плазменный пучок проходит по ткани по направлению, поперечному его сечению, коагулируется широкая полоса ткани. За счет попеременного поджига искр на двух искровых плазменных электродах можно – с одной стороны – работать при высоком напряжении и сильном токе и, таким образом, с высокой мгновенной выходной мощностью, и можно – с другой стороны – ограничить средний выход таким образом, чтобы ограничить глубину абляции до требуемой степени, и можно предотвратить повреждение нижележащей ткани или даже перфорацию полого органа, для которого выполняется терапия.
Упомянутые эффекты особенно заметны, когда искровые плазменные электроды расположены у остроугольного отверстия в дистальном направлении и обращены друг от друга. При этом ширина области терапии максимальна, за счет чего наружные размеры плазменного абляционного зонда сохраняются как можно более малыми и, в любом случае, меньше, чем у расположенных параллельно искровых плазменных электродов, которые будут создавать область терапии сравнимой ширины.
Кроме того, особенно предпочтителен вариант осуществления, в котором абляционный зонд содержит два примыкающих сопла для выброса газа, причем каждое сопло для выброса газа содержит один искровой плазменный электрод. Предпочтительно, сопла для выброса газа расположены таким образом, чтобы они были расположены друг относительно друга под острым углом, который раскрыт в дистальном направлении, так что генерируемые струи плазмы несколько расходятся. В сочетании с этим также можно расположить два искровых плазменных электрода в одном сопле для выброса газа, которое может быть, например, некруглым, например, может быть предусмотрено удлиненным в форме щелевого сопла, чтобы создавать веерообразный плазменный пучок. Независимо от этого, абляционный зонд может быть предусмотрен с одной линией для текучей среды для подачи газа или также с двумя отдельными линиями текучей среды, которые предназначены для подачи газа. При этом могут быть осуществлены различные структурные концепции.
Две электрические линии осуществляют питание двух искровых плазменных электродов, линии предпочтительно расположены таким образом, чтобы они были электрически связаны друг с другом. Например, связь может быть емкостной, это может быть обусловлено тем, что две электрические линии расположены параллельно друг другу на небольшом расстоянии, чтобы между этими линиями (т.е. линией под напряжением и линией без напряжения) можно было измерить емкость по меньшей мере несколько пикофарад (пФ), предпочтительно от 10 до 100 пФ, предпочтительно 45 пФ (40 пФ … 50 пФ). За счет электрической связи двух линий вместе во время процедуры абляции с быстрым переключением переключающего устройства не допускается полной рекомбинации плазмы перед, соответственно, отключенным электродом и, таким образом, пика напряжения на этом электроде во время повторного поджига. Это компенсирует и стабилизирует действие абляционного зонда и улучшает результат коагуляции.
Переключающее устройство может непрерывно осуществлять переключение с частотой от 1 до 20 Гц, предпочтительно с частотой 5 Гц, чтобы оба искровых плазменных электрода поочередно присоединялись к источнику напряжения высокой частоты. При этом одна линия присоединена к источнику напряжения высокой частоты, а соответствующая другая линия отключена от напряжения (без напряжения). Переключающее устройство предпочтительно предусмотрено на генераторе. В результате (емкостной) связи двух линий в соответствующей фазе отключения через отключенный искровой плазменный электрод протекает низкий емкостной ток, этот ток предотвращает полную рекомбинацию плазмы во время этой короткой фазы работы.
Пока переключающее устройство переключается, два искровых плазменных электрода могут быть на короткое время присоединены к источнику напряжения высокой частоты. Предварительная ионизация плазмы на неактивном до этого электроде облегчает – во время этой короткой фазы – возобновление действия ранее неактивного в течение короткого времени искрового плазменного электрода, несмотря на относительно низкое напряжение, обусловленное использованием другого электрода. Однако если переключение происходит с минимальными перерывами, т.е., в короткий промежуток времени, когда ни один из электродов не присоединен к источнику напряжения высокой частоты, ранее неактивный электрод будет поджигаться слабо и без источника импульсного напряжения высокой частоты генерировать слишком высокое пиковое напряжение. При этом не допускается разрушительного искрового пробоя, который может привести к нежелательному повреждению ткани.
Обычно абляционный зонд используется эндоскопически. Для этого он предпочтительно присоединяется к эндоскопу снаружи просвета эндоскопа и удерживается на дистальном конце просвета посредством адаптера.
Эндоскоп и абляционный зонд могут быть расположены в разных просветах трубки из полимерной фольги. Эндоскоп сохраняет способность выполнять другую функцию, т.е. доступен для других устройств, подачи текучих сред, для визуального осмотра и/или для освещения операционного поля.
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения подробно рассмотрены в описании, формуле изобретения и на сопроводительных чертежах.
На фиг. 1 схематично показана система для абляции по настоящему изобретению, содержащая абляционный зонд на эндоскопе во время использования;
на фиг. 2 - вид сбоку в разрезе дистального конца эндоскопа по фиг. 1, с присоединенным абляционным зондом;
на фиг. 3 - вид в перспективе эндоскопа с абляционным зондом по фиг. 2;
на фиг. 4 - вид спереди эндоскопа и абляционного зонда по фиг. 2 и 3;
на фиг. 5 - вид в разрезе деталей абляционного зонда;
на фиг. 6 - вид в продольном разрезе модифицированного варианта осуществления абляционного зонда во время использования при воздействии на слизистую оболочку;
на фиг. 7 - электрическая схема системы для абляции;
на фиг. 8 - электрическая часть системы для абляции; и
на фиг. 9 - кривая временной зависимости для схематичного представления действия переключающего устройства системы для абляции по фиг. 7 и 8.
На фиг. 1 показана система 10 для абляции, которая содержит эндоскоп 11 с абляционным зондом 12 и устройство 13 для обеспечения средства передачи информации и рабочего питания для абляционного зонда 12 и, необязательно, дополнительные устройства. Абляционный зонд 12 предназначен для терапии, в частности коагуляции и/или абляции, внутренней поверхности полого органа, в частности слизистой оболочки 14 желудка 15. Для этого дистальный конец 16 эндоскопа 11 направляется и изгибается посредством управляющих элементов 17 таким образом, чтобы абляционный зонд 12, в частности головка 18, предусмотренная на дистальном конце зонда, была позиционирована предпочтительно на нужном расстоянии перпендикулярно по отношению к слизистой оболочке 14 и перемещалась вдоль нее.
Дистальный конец 16 эндоскопа 11 и абляционный зонд 12 показаны отдельно на фиг. 2. Эндоскоп 11 выполнен в виде трубки с одним или несколькими просветами, которая может быть изогнута целевым образом посредством управляющих элементов 17. Адаптер 19 удерживается на дистальном конце 16 трубки, причем адаптер соединен с абляционным зондом 12. Кроме того с абляционным зондом 12 связана головка 18, которая, как указано двойной стрелкой на фиг. 2, может перемещаться в продольном направлении конца 16 эндоскопа 11, а также трубка 20, демонстрирующая прочность на растяжение и прочность на сжатие, например линия 20 для текучей среды, которая жестко соединена с головкой 18 и продолжается параллельно эндоскопу 11. Как показано на фиг. 1, трубка 20 ведет к устройству 13. Эндоскоп 11 и трубка 20 могут вмещаться в трубчатый рукав 21, при этом абляционный зонд 12 продолжается через первый просвет 22 трубчатого рукава 21, а эндоскоп 11 продолжается через второй просвет 23 трубчатого рукава 21. Следовательно, вся конструкция, содержащая эндоскоп 11, абляционный зонд 12 и трубчатый рукав 21, может быть вставлена через пищевод 14 в желудок 15 пациента, и ее перемещением управляют, как в случае обычного эндоскопа.
На фиг. 3 показан конец 16 эндоскопа 11, описанный выше, на виде в перспективе. Как очевидно, эндоскоп 11 может содержать один или более просветов 25, а также передающие изображения средства, осветительные устройства и подобное. Как показано на фиг. 3, адаптер 19 может быть присоединен соответствующим зажимным средством или другим средством крепления к концу эндоскопа 11. По фиг. 4 можно сделать вывод, что головка 18 может обладать некруглым сечением, при этом она может быть предусмотрена с двумя соплами 26, 27 для выброса газа. Они могут быть предусмотрены, например, в виде керамических вставок. По меньшей мере на дистальном конце 28 головки 18 сопла 26, 27 для выброса газа имеют оси 29, 30 отверстий, которые предпочтительно образуют острый угол α. Предпочтительно он составляет от 10° до 60° и более предпочтительно от 10° до 30°, в частности по существу 25°.
По отношению к осям 29, 30 отверстий для выброса концентрически предусмотрены искровые плазменные электроды 31, 32, которые могут быть предусмотрены, например, в виде основной части из вольфрама в форме иглы или штырька или в виде других, обладающих электропроводностью, термостойких элементов. Искровые плазменные электроды 31, 32, которые центрированы в соплах для выброса газа, предпочтительно также расположены под острым углом предпочтительно от 10° до 60°, предпочтительно от 10° до 30°, в частности 25°. Расстояние искровых плазменных электродов 31, 32 друг от друга предпочтительно составляет от 5 до 10 мм, предпочтительно 7,5 мм. Искровые плазменные электроды 31, 32 могут быть расположены полностью в соплах 26, 27 для выброса газа или могут частично выступать из них, как показано на фиг. 5.
Каждый из искровых плазменных электродов 31, 32 присоединен к электрической линии 33, 34, соответственно, проводники которых предусмотрены с электрической изоляцией, т.е. диэлектриком. Обе линии 33, 34 продолжаются таким образом, чтобы они проходили друг около друга через просвет трубки 20, которая присоединена к проксимальному концу 35 головки 18 для подачи газа на сопла 26, 27 для выброса газа. Линии могут быть скручены вместе, предусмотрены в виде полосковой линии или могут свободно находиться рядом в трубке 20.
Кроме того, в трубке 20 может быть предусмотрена линия 36 для текучей среды, которая предназначена для подачи текучей среды, например воды (раствора NaCl) на сопло 37 для выброса текучей среды, расположенную на дистальном конце головки 28. В альтернативном варианте линия 36 для текучей среды также может быть направлена наружу из трубки 20 вдоль ее наружной стороны. Сопло 37 для выброса текучей среды может быть использовано для выброса текучей среды, в частности раствора NaCl, под слизистую оболочку 14, чтобы поднять слизистую оболочку над лежащей ниже тканью, в частности над подслизистой оболочкой 51. Для этого один или более накопителей текучей среды, аналогичных пузырю, могут быть созданы под слизистой оболочкой 14. Это может быть осуществлено, например, до приложения высокочастотного тока. Перед термоабляцией, например, слизистой оболочки 42, текучая среда может быть введена в стенку желудка через отверстие 37 для выброса таким образом, чтобы подушка из текучей среды предпочтительно была образована под нужным участком для абляции.
На фиг. 6 показан модифицированный вариант осуществления абляционного зонда, а именно, абляционный зонд 12a. Он содержит головку 18a, на сопла 26, 27 для выброса газа которой газ подается посредством специальных трубок 20a, 20b, демонстрирующих прочность на растяжение и прочность на сжатие. Искровые плазменные электроды 31, 32, в свою очередь, могут выступать из сопел 26, 27 для выброса газа или, как показано, они могут быть утоплены. Электрические линии 33, 34, присоединенные к искровым плазменным электродам 31, 32, могут быть изолированными или, как показано, направлены в виде открытых проводников через трубки 20a, 20b, которые расположены параллельно друг около друга вдоль эндоскопа 11 и продолжаются через просвет 22 (фиг. 3). Помимо этого, сюда относится описание абляционного зонда 12 вместе с пояснениями в отношении фиг. 1-5.
Устройство 13, которое детально показано на фиг. 7, используется для подачи абляционного зонда 12. Устройство 13 содержит источник 38 электропитания, например, высокочастотный генератор 38, который обычно осциллирует при частоте от 100 кГц до одного МГц, предпочтительно при частоте, например, от 300 до 400 кГц, в частности 350 кГц. Он получает питание от блока 39 источника питания и управления.
Напряжение высокочастотного переменного тока, которое выходит с высокочастотного генератора 38, выводится посредством переключающего устройства 40 попеременно на линии 33, 34 и, таким образом, попеременно на искровые плазменные электроды 31, 32. Переключающее устройство 40 может быть размещено, как часть устройства 13 или в отдельном промежуточном модуле, который присоединен к устройству 13 и к линиям 33, 34.
Напряжение высокой частоты, которое попеременно прикладывается к линиям 33, 34, обладает пиковым значением предпочтительно несколько тысяч вольт (например, 5000 В), так что оно может поджигать искры на искровых плазменных электродах 31, 32, искры перескакивают на расположенную напротив биологическую ткань, например слизистую оболочку 14 (фиг. 6). Нейтральный электрод 41 предусмотрен для возврата электрического тока, этот электрод присоединен к устройству 13 и закреплен на теле пациента поверх большой площади.
Переключающее устройство 40 содержит первый переключатель 42, который может присоединять линию 33 к высокочастотному генератору 38, и второй переключатель 43, который может присоединять линию 34 к высоковольтному генератору 38. Переключатели или замыкающие контакты 42, 43 составляют, например, часть реле или два отдельных реле, которые переключаются инверсно. Для подачи питания синхронизирующий сигнал T приходит от блока подачи питания и управления. Сигнал T используется усилителем и блоком 44 инвертора для инверсной подачи питания приводов, которые перемещают переключатели 42, 43.
Первый переключатель 42 и второй переключатель 43 действуют попеременно, так что переключатель 42 разомкнут, когда переключатель 43 замкнут и наоборот. В точках возврата I, II (фиг. 9), два переключателя 42, 43 могут быть оба замкнуты на короткое время или также оба разомкнуты на короткое время, если имеется промежуток в срабатывании. Время наложения замыкания (оба замкнуты) или промежуток для переключения (ни один не замкнут) короткий по сравнению с общим временем замыкания каждого импульса. Переключение происходит с частотой от 1 до 20 Гц, предпочтительно при частоте 5 Гц. Электрические линии 33, 34 продолжаются с плотным примыканием через просвет трубки 20 (или, в альтернативном варианте через две трубки 20a, 20b по фиг. 6) от устройства 13 к головке 18.
Электрические компоненты показаны на фиг. 8. Параллельно направленные линии 33, 34 по длине обычно больше 1 м (например, от 2 до 5 м). Следовательно, две линии 33, 34 образуют емкостную связь с емкостью больше 1 пФ, как указано посредством конденсаторов, показанных штриховыми линиями на фиг. 8. Они не являются отдельными компонентами, но символически иллюстрируют емкостную связь, существующую между двумя линиями 33, 34. Обычно эта емкость составляет в диапазоне от 1 и 200 пФ и влияет на действие абляционного зонда 12. Существующая емкостная связь 45 препятствует тому, чтобы между двумя линиями 33, 34 были дополнительные соединительные элементы, например, активные сопротивления, конденсаторы и/или подобное.
Иллюстрация использования абляционного зонда 12 показана на фиг. 8 и 9 далее. При этом исходно предполагается, что на головку 18 через трубку 20 подается газ, например аргон, от источника 53 газа, который может составлять часть устройства 13 или отдельную часть.
Кроме того, переключающее устройство 40, которое переключается попеременно с частотой, например, 5 Гц, устанавливает соединение между высокочастотным генератором 38 и линией 34 в рассматриваемой фазе. Затем импульсное напряжение высокой частоты подается на искровой плазменный электрод 32. При этом перед искровым плазменным электродом 32 формируется плазменный пучок 47, который несколько расширяется перед соплом 27 для выброса газа и ударяет в слизистую оболочку 14. На фиг. 9 это символически показано в виде напряжения U32 и тока I32. Они оба отличны от нуля и приводят к значительной мощности выше 100 Вт.
В точке I переключения переключающее устройство 40 меняется. Теперь напряжение генератора 38 приложено к линии 33 и, таким образом, к искровому плазменному электроду 31. Теперь плазменный пучок 48 формируется перед соплом 26 для выброса газа, этот пучок, в свою очередь, ударяет в биологическую ткань, например, слизистую оболочку 14. Напряжение U31 прикладывается к искровому плазменному электроду 31, и протекает ток I32. Однако за счет емкостной связи ток I32 не падает точно до нуля. Напротив, небольшая доля коагуляционного тока, протекающего в линии 33, протекает через емкостную связь 45 к линии 32, так что вблизи искрового плазменного электрода 32 может поддерживаться остаточная ионизация. Если переключающее устройство 40 переключается снова, это облегчает повторный поджиг искры на искровом плазменном электроде 32 в момент времени II. В результате предотвращается, чтобы генератор 38 должен был сначала наращивать напряжение до повышенного напряжения, чтобы приложить напряжение для искрового пробоя, и по меньшей мере минимизируется требование такого повышения напряжения. Таким образом, достигается, чтобы энергия на выходе в двух плазменных струях 47, 48 уравнивалась, в результате чего пользователь в большей степени контролирует ход терапии.
Как также показано на фиг. 6, можно надежно коагулировать различные слои 49, 50 слизистой оболочки 14 и сберечь лежащие ниже слои - здесь, в частности, мышечный слой. Кроме того, распределение мощности является относительно равномерным в каждой струе 47, 48 плазмы, так что обе струи вместе оставляют коагуляционную дорожку 52 шириной от 10 до 18 мм, когда головка 18, 18a направляется поперек линии, соединяющей искровые плазменные электроды 31, 32 (перпендикулярно плоскости проекции по фиг. 6) вдоль слизистой оболочки 14.
Система 10 для абляции по настоящему изобретению используется с абляционным зондом 12, 12a, который содержит два действующих попеременно искровых плазменных электрода 31, 32. Они генерируют плазменный пучок 47, 48 с некруглым сечением, причем пучок должен быть направлен - поперек большой продольной оси предпочтительно овального сечения - поверх ткани, которая подлежит абляции, в частности, слизистой оболочки 14. При этом посредством надежной и легко управляемой процедуры можно обработать области ткани большой площади.
Список ссылочных позиций:
10
Система для абляции
11
Эндоскоп
12, 12a
Абляционный зонд
13
Устройство
14
Биологическая ткань, слизистая оболочка
15
Желудок
16
Дистальный конец эндоскопа 11
17
Управляющие элементы эндоскопа 11
18, 18a
Головка
19
Адаптер
20, 20a, 20b
Трубка, обладающая прочностью на растяжение и прочностью на сжатие, линия для текучей среды
21
Трубчатый рукав
22
Первый просвет трубчатого рукава 21
23
Второй просвет трубчатого рукава 21
24
Пищевод
25
Просвет эндоскопа 11
26, 27
Сопла для выброса газа
28
Дистальный конец головки 18
29, 30
Оси отверстий
α
Угол между осями 30, 31 отверстий
31, 32
Искровые плазменные электроды
33, 34
Линии
35
Проксимальный конец головки 18
36
Линия для текучей среды
37
Сопло для выброса текучей среды
38
Источник электропитания, высокочастотный генератор
39
Блок питания и управления
40
Переключающее устройство
41
Нейтральный электрод
42
Первый переключатель, замыкающий контакт
43
Второй переключатель, замыкающий контакт
44
Модуль инвертора и усилителя
T
Синхронизирующий импульс
45
Емкостная связь
47, 48
Плазменный пучок
49, 50
Слои слизистой оболочки (тонкий слой, мышечный слой слизистой оболочки)
51
Ткань, лежащая под слизистой оболочкой (подслизистая оболочка)
52
Коагуляционная дорожка