FR2735009A1 - High-frequency current generator for tissue cutting or coagulation - Google Patents
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Abstract
Description
GENERATEUR DE COURANT ELECTRIQUE HAUTE FREQUENCE
DE COUPE ET/OU COAGULATION POUR INSTRUXENTS BIPOLAIRES
La présente invention se rapporte à l'instrumentation électrochirurgicale bipolaire et plus précisément à un générateur de courant électrique haute fréquence apte à effectuer, à l'aide d'instruments à double électrode, des coupes de tissus vivants et/ou la coagulation du sang ou hémostase.HIGH FREQUENCY ELECTRIC CURRENT GENERATOR
CUTTING AND / OR COAGULATION FOR BIPOLAR INSTRUXENTS
The present invention relates to bipolar electrosurgical instrumentation and more specifically to a high frequency electric current generator capable of performing, using double electrode instruments, cuts of living tissue and / or blood coagulation or hemostasis.
L'électrochirurgie et en particulier la laparoscopie et l'endoscopie, utilise couramment pour la coupe et/ou la coagulation de tissus humains ou animaux, l'application locale d'un courant électrique à haute fréquence. Electrosurgery and in particular laparoscopy and endoscopy, commonly uses for the cutting and / or coagulation of human or animal tissues, the local application of a high frequency electric current.
Deux techniques ont été à cet effet développées, dont l'une, dite monopolaire, consiste à envoyer le courant haute fréquence à un instrument à électrode unique, le retour de courant au générateur s'effectuant au travers du corps du patient, via une plaque conductrice disposée sous ce dernier. Two techniques have been developed for this purpose, one of which, known as monopolar, consists in sending the high frequency current to an instrument with a single electrode, the return of current to the generator taking place through the patient's body, via a plate conductive arranged under the latter.
L'autre technique, dite bipolaire, utilise des instruments munis de deux électrodes dont l'une sert au retour vers le générateur du courant. The other technique, called bipolar, uses instruments provided with two electrodes, one of which is used for the return to the current generator.
La technique monopolaire met en oeuvre des puissances importantes pouvant atteindre 500 watts, permettant ainsi des coupes de tissus, ces opérations nécessitant notablement plus de puissance que la simple hémostase. The monopolar technique uses significant powers of up to 500 watts, thus allowing tissue cuts, these operations requiring significantly more power than simple hemostasis.
Si cette technique est efficace, car elle permet au chirurgien à la fois de couper et coaguler, elle présente néanmoins des dangers pour le patient dont le corps est traversé par le courant de retour, entre l'instrument chirurgical et ladite plaque de retour. If this technique is effective, because it allows the surgeon to both cut and coagulate, it nevertheless presents dangers for the patient whose body is crossed by the return current, between the surgical instrument and said return plate.
I1 existe malheureusement encore trop d'accidents ou séquelles, telles que brûlures plus ou moins importantes au niveau de la plaque de retour, voire des décès dans les cas extrêmes. Unfortunately there are still too many accidents or sequelae, such as more or less significant burns at the level of the return plate, or even deaths in extreme cases.
La technique bipolaire est plus sécurisante car elle évite de tels accidents, le courant électrique ne traversant qu'une fraction infime du corps du patient dans l'intervalle séparant les deux électrodes de l'instrument de coupe et coagulation. The bipolar technique is more reassuring because it avoids such accidents, the electric current crossing only a tiny fraction of the patient's body in the interval separating the two electrodes of the cutting and coagulation instrument.
Toutefois, les moyens techniques actuellement utilisés ne donnent pas pleinement satisfaction et en particulier il n'existe pas de dispositif permettant, simultanément ou non, une coupe de tissu et une hémostase à l'aide du même instrument chirurgical. However, the technical means currently used do not give full satisfaction and in particular there is no device allowing, simultaneously or not, a tissue cut and a hemostasis using the same surgical instrument.
Les dispositifs les plus perfectionnés sont à la fois monopolaires et bipolaires et réalisent la coupe en monopolaire avec un instrument à électrode unique et une plaque de retour et l'hémostase en bipolaire avec un instrument à deux électrodes. The most sophisticated devices are both monopolar and bipolar, and perform monopolar cutting with a single electrode instrument and a return plate and hemostasis in bipolar with a two electrode instrument.
Si la coupe n'est pas convenablement maîtrisée en bipolaire, c'est sans doute à .cause, d'une part, des puissances nettement plus importantes, de l'ordre du décuple, que celles mises en jeu dans l'hémostase et, d'autre part, des variations très importantes des caractéristiques diélectriques que subit le milieu très confiné traversé par le courant entre les deux électrodes, ni les instruments bipolaires, ni les générateurs électriques haute fréquence, actuels, n'étant aptes à assurer à la fois l'efficacité et la fiabilité nécessaires et sans causer d'échauffement localisé trop important et a fortiori de carbonisation des tissus environnants. If the cut is not properly controlled in bipolar, it is undoubtedly because, on the one hand, of the powers much more important, of the order of tenfold, than those brought into play in the hemostasis and, on the other hand, very significant variations in the dielectric characteristics undergone by the very confined medium traversed by the current between the two electrodes, neither the bipolar instruments, nor the current high-frequency electric generators, being capable of ensuring both the necessary efficiency and reliability and without causing excessive localized heating and a fortiori carbonization of the surrounding tissues.
La présente invention a précisément pour but de proposer un nouveau type de générateur palliant les inconvénients des dispositifs connus et susceptible notamment de fournir en sortie, en toute circonstance, une puissance grosso modo constante. The object of the present invention is precisely to propose a new type of generator which overcomes the drawbacks of known devices and which is capable in particular of providing, at all times, an output of roughly constant power.
L'invention vise également à réaliser un générateur apte à alimenter un même instrument bipolaire de coupe et coagulation, d'une part, en impulsions appropriées à la coupe et, d'autre part, en impulsions appropriées à la coagulation, non seulement en alternance mais également éventuellement en simultané. The invention also aims to produce a generator capable of supplying the same bipolar cutting and coagulation instrument, on the one hand, in pulses suitable for cutting and, on the other hand, in pulses suitable for coagulation, not only in alternation but also possibly simultaneously.
A cet effet, l'invention a pour objet un générateur de courant électrique haute fréquence de coupe et/ou coagulation pour instruments bipolaires, caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur haute fréquence dont le primaire est susceptible d'être alimenté par deux sources indépendantes de tension alternative haute fréquence réglables sélectivement et dont le secondaire est constitué d'un enroulement unique dont les bornes sont reliées par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas à un câble bifilaire de raccordement à un instrument bipolaire de coupe et/ou coagulation, ledit filtre passe-bas étant constitué, d'une part, de deux enroulements inductifs reliés chacun à l'une des bornes du secondaire et d'un enroulement inductif en parallèle entre les deux enroulements susdits et, d'autre part, d'un circuit capacitif dit interne constitué d'un circuit magnétique torique bobiné d'un câble bifilaire à faible capacitance dont une extrémité est reliée aux bornes dudit enroulement inductif en parallèle et dont l'autre extrémité est reliée audit câble de raccordement, via un circuit d'isolement du type condensateur/résistance, les valeurs des éléments inductifs et capacitifs dudit filtre étant déterminées, en fonction de la capacité parasite dudit câble de raccordement, en sorte de délivrer aux électrodes de l'instrument une puissance haute fréquence demeurant dans une plage de valeurs relativement étroite lorsque la résistance de charge inter-électrodes dudit instrument varie dans une plage de plusieurs centaines d'ohms. To this end, the subject of the invention is a high frequency electric cutting generator and / or coagulation for bipolar instruments, characterized in that it comprises a high frequency transformer whose primary is capable of being supplied by two sources independent of high frequency alternating voltage selectively adjustable and the secondary of which consists of a single winding, the terminals of which are connected by means of a low-pass filter to a two-wire cable for connection to a bipolar cutting instrument and / or coagulation, said low-pass filter consisting, on the one hand, of two inductive windings each connected to one of the terminals of the secondary and of an inductive winding in parallel between the two above-mentioned windings and, on the other hand, of '' a so-called internal capacitive circuit consisting of a toroidal magnetic circuit wound by a low capacitance two-wire cable, one end of which is connected to the terminals es of said inductive winding in parallel and the other end of which is connected to said connection cable, via an isolation circuit of the capacitor / resistance type, the values of the inductive and capacitive elements of said filter being determined, as a function of the stray capacitance of said connection cable, so as to deliver to the electrodes of the instrument a high frequency power remaining in a relatively narrow range of values when the inter-electrode charge resistance of said instrument varies in a range of several hundred ohms.
Un tel générateur permet d'obtenir sur le secondaire unique du transformateur haute fréquence et donc d'envoyer au même instrument, des signaux de coupe seuls, des signaux de coagulation seuls, ou ces deux types de signaux simultanément, tout en fournissant par exemple en sortie une puissance qui, à l'intérieur d'une variation de ladite résistance inter-électrode de 100 à 2200 ohms, ne subit pas de chute supérieure à 50 W par rapport à une puissance maximale correspondant à une résistance inter-électrodes de l'ordre de 500 ohms. Such a generator makes it possible to obtain on the single secondary of the high frequency transformer and therefore to send to the same instrument, only cutting signals, only coagulation signals, or these two types of signals simultaneously, while providing for example in output a power which, within a variation of said inter-electrode resistance from 100 to 2200 ohms, does not undergo a drop greater than 50 W compared to a maximum power corresponding to an inter-electrode resistance of the order of 500 ohms.
C'est précisément grâce à ce filtre, auto-compensateur en quelque sorte, que le générateur permet de fournir, en dépit des grandes variations de résistance rencontrées par les électrodes de l'instrument, aussi bien la puissance, relativement modeste et de l'ordre de 120 watts, nécessaire à la coagulation, que la puissance, sensiblement plus élevée et de l'ordre de 350 à 500 watts, nécessaire à la coupe, les deux puissances pouvant être fournies simultanément. It is precisely thanks to this filter, self-compensating in a way, that the generator makes it possible to supply, despite the large variations in resistance encountered by the electrodes of the instrument, both the relatively modest power and the about 120 watts, necessary for coagulation, than the power, appreciably higher and of the order of 350 to 500 watts, necessary for cutting, the two powers being able to be supplied simultaneously.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation du dispositif de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard du dessin annexé sur lequel
- Figure 1 est un schéma électrique d'un mode de
réalisation d'un générateur selon l'invention,
- Figure 2 illustre l'allure de la courbe de
l'évolution de la puissance disponible en sortie de
générateur en fonction des variations de la
résistance de charge inter-électrodes de
l'instrument chirurgical, et
- Figure 3 représente une courbe analogue d'évolution
de la puissance de sortie d'un générateur pour
instrument bipolaire.Other characteristics and advantages will emerge from the following description of an embodiment of the device of the invention, description given by way of example only and with reference to the appended drawing in which
- Figure 1 is an electrical diagram of a mode of
production of a generator according to the invention,
- Figure 2 illustrates the shape of the curve
the evolution of the power available at the output of
generator based on variations in the
inter-electrode load resistance of
the surgical instrument, and
- Figure 3 represents an analogous curve of evolution
of the generator output power for
bipolar instrument.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement en 1 un transformateur haute fréquence dont le primaire est constitué de deux paires d'enroulements, respectivement P1 et P2, associés à deux sources de puissance indépendantes, respectivement S1 et S2, fournissant respectivement l'énergie nécessaire à la coupe et l'énergie nécessaire à la coagulation. In FIG. 1, a high frequency transformer is diagrammatically represented at 1, the primary of which consists of two pairs of windings, respectively P1 and P2, associated with two independent power sources, respectively S1 and S2, respectively supplying the energy necessary for cutting and the energy necessary for coagulation.
Les deux sources S1, S2 comprennent chacune une source de tension continue 2 variable de 0 à 200 volts par exemple, connectée alternativement à l'un ou l'autre des deux enroulements primaires P1A, P1B ou P2A, P2B, via deux transistors de puissance ou analogues Q1A, Q1B ou Q2A, Q2B, commandés alternativement à la fréquence désirée, par exemple 500 KHz, par un circuit de commande approprié 4. The two sources S1, S2 each comprise a variable voltage source 2 variable from 0 to 200 volts for example, connected alternately to one or the other of the two primary windings P1A, P1B or P2A, P2B, via two power transistors or the like Q1A, Q1B or Q2A, Q2B, controlled alternately at the desired frequency, for example 500 KHz, by an appropriate control circuit 4.
Le signal de coupe que doit fournir le générateur doit de préférence avoir une forme d'onde approximativement sinusoidale, continue, alors que le signal de coagulation se présente sous la forme d'un train d'impulsions au nombre de 2 à 12, se répétant toutes les 100 microsecondes. The cut signal to be provided by the generator should preferably have an approximately sinusoidal, continuous waveform, while the coagulation signal is in the form of a train of pulses 2 to 12, repeating every 100 microseconds.
On n'a pas représenté sur la figure 1 les moyens, bien connus, permettant au chirurgien d'agir sélectivement sur la source S1 ou la source S2 pour régler la puissance de sortie (en agissant sur la tension d'alimentation 2), la durée de la coupe et/ou de la coagulation (en agissant sur les circuits 4) et le nombre d'impulsions de chaque train du signal de coagulation (en agissant sur un potentiomètre approprié). We have not shown in Figure 1 the means, well known, allowing the surgeon to act selectively on the source S1 or the source S2 to adjust the output power (by acting on the supply voltage 2), the duration of the cut and / or coagulation (by acting on circuits 4) and the number of pulses of each train of the coagulation signal (by acting on an appropriate potentiometer).
Par ailleurs, le transformateur 1 comporte un enroulement secondaire unique S relié à deux bornes B1, B2 de sortie du générateur, via un filtre passe-bas F et un circuit d'isolement I. Furthermore, the transformer 1 has a single secondary winding S connected to two generator output terminals B1, B2, via a low-pass filter F and an isolation circuit I.
Les bornes B1, B2 sont susceptibles d'être connectées à un instrument chirurgical bipolaire de coupe et/ou coagulation symbolisé en 5, par l'intermédiaire d'un câble bifilaire de raccordement R, amovible et de longueur appropriée. The terminals B1, B2 can be connected to a bipolar surgical cutting and / or coagulation instrument symbolized at 5, by means of a two-wire connection cable R, removable and of appropriate length.
Le filtre passe-bas F comprend deux enroulements inductifs 6, 7 reliés chacun à une extrémité du secondaire S et un enroulement inductif 8 monté en parallèle entre les extrémités libres des enroulements 6, 7. The low-pass filter F comprises two inductive windings 6, 7 each connected to one end of the secondary S and an inductive winding 8 mounted in parallel between the free ends of the windings 6, 7.
En outre, le filtre F comprend un circuit capacitif dit interne constitué d'un tore magnétique 9 sur lequel est bobiné, suivant un certain nombre de spires, un câble bifilaire symbolisé en 10, à faible capacitance, dont une extrémité est reliée aux bornes de l'enroulement parallèle 8 et dont l'autre extrémité est reliée aux deux bornes B1, B2, via le circuit d'isolement I. In addition, the filter F comprises a so-called internal capacitive circuit consisting of a magnetic toroid 9 on which is wound, according to a certain number of turns, a two-wire cable symbolized at 10, with low capacitance, one end of which is connected to the terminals of the parallel winding 8 and the other end of which is connected to the two terminals B1, B2, via the isolation circuit I.
le circuit I est par exemple constitué de deux condensateurs 11 et 12 en série avec les deux conducteurs du câble 10 et d'une résistance de forte valeur 13 montée entre les bornes B1, B2. circuit I is for example made up of two capacitors 11 and 12 in series with the two conductors of cable 10 and of a high value resistor 13 mounted between terminals B1, B2.
On a représenté en 14 la capacité parasite interne du câble de raccordement R. 14 shows the internal stray capacitance of the connection cable R.
Le circuit secondaire ainsi constitué est symétrique, le cheminement du courant dans chacun des conducteurs issus du secondaire S vers les bornes B1, B2 étant identique. The secondary circuit thus formed is symmetrical, the current flow in each of the conductors from the secondary S towards the terminals B1, B2 being identical.
Ce circuit secondaire assure trois fonctions
Il limite les courants de fuite haute fréquence vers la terre par le circuit inductif 9, 10.This secondary circuit performs three functions
It limits high frequency leakage currents to earth via the inductive circuit 9, 10.
Il linéarise la puissance disponible sur la sortie haute fréquence (bornes B1, B2) lorsque la résistance de charge inter-électrodes de l'instrument 5, c'est-à-dire la résistance présentée au passage du courant électrique par les tissus dans l'espace entre électrodes, varie, le but recherché étant de disposer d'une puissance haute fréquence la plus constante possible. Ceci est assuré par les enroulements inductifs 6, 7, l'enroulement inductif parallèle 8, la capacité interne du circuit 9, 10 et la capacité parasite 14 du câble de raccordement R dont la valeur est connue ou facilement mesurable. It linearizes the power available on the high frequency output (terminals B1, B2) when the inter-electrode load resistance of the instrument 5, i.e. the resistance presented to the passage of electric current through the tissues in the space between electrodes varies, the aim being to have the most constant high frequency power possible. This is ensured by the inductive windings 6, 7, the parallel inductive winding 8, the internal capacity of the circuit 9, 10 and the stray capacity 14 of the connection cable R, the value of which is known or easily measurable.
Enfin, ledit circuit secondaire transforme les signaux rectangulaires du transformateur 1 en signaux approximativement sinusoïdaux. Finally, said secondary circuit transforms the rectangular signals of the transformer 1 into approximately sinusoidal signals.
La figure 2 illustre une courbe d'évolution de la puissance disponible aux électrodes d'un instrument bipolaire 5, lorsque la résistance de charge inter-électrodes varie de 100 à 2200 ohms, le maximum de puissance étant délivré pour une résistance de 500 ohms. FIG. 2 illustrates a curve of evolution of the power available at the electrodes of a bipolar instrument 5, when the inter-electrode charge resistance varies from 100 to 2200 ohms, the maximum power being delivered for a resistance of 500 ohms.
La courbe correspond à une tension d'alimentation Vo, fournie par la source 2, en régime de coupe, de 183 volts. On observe que la puissance disponible, à savoir la puissance crête de sortie, est maximale au voisinage de 500 watts, et chute, aux deux extrémités de la plage de résistance de charge, de moins de 50 , la chute étant moindre pour des valeurs élevées de résistance. The curve corresponds to a supply voltage Vo, supplied by the source 2, in cutting mode, of 183 volts. It is observed that the available power, namely the peak output power, is maximum in the vicinity of 500 watts, and drops, at both ends of the load resistance range, of less than 50, the drop being less for high values of resistance.
Le filtre F permet ainsi de développer au niveau de l'instrument 5 une puissance haute fréquence relativement constante en dépit des variations substantielles de la résistance de charge, sans avoir à mettre en oeuvre un asservissement de puissance comme le font les générateurs actuels connus qui tentent de résoudre ce problème de variation de puissance, un tel asservissement soulevant des problèmes délicats de mesure de la tension et surtout du courant, au niveau des électrodes de l'instrument. The filter F thus makes it possible to develop at the level of the instrument 5 a relatively constant high-frequency power in spite of substantial variations in the load resistance, without having to implement a power control as do the current known generators which attempt to solve this problem of power variation, such a control raising delicate problems of measurement of the voltage and especially of the current, at the level of the electrodes of the instrument.
En comparaison, on peut observer sur la figure 3 une courbe analogue d'évolution en fonction de la résistance de charge de la puissance de sortie d'un générateur fonctionnant en bipolaire de l'art antérieur. By comparison, one can observe in FIG. 3 an analogous curve of evolution as a function of the load resistance of the output power of a generator operating as a bipolar of the prior art.
On note tout d'abord que la puissance disponible est faible (50 watts maximum). Ensuite, la courbe illustrée fait apparaître au démarrage une brusque montée en puissance jusqu'aux environs de 50 watts, la puissance chutant ensuite très rapidement pour atteindre, pour des valeurs de résistance au delà de 750 ohms, des valeurs largement inférieures à 50 W de la puissance maximale. First of all, we note that the available power is low (50 watts maximum). Then, the illustrated curve shows at start-up a sudden increase in power to around 50 watts, the power then falling very quickly to reach, for resistance values above 750 ohms, values much less than 50 W of maximum power.
Le générateur de l'invention présente enfin l'avantage, grâce à la connexion des deux sources de signaux S1, S2 en parallèle sur deux paires Pl, P2 d'enroulements primaires
P1A, P1B ; P2A, P2B, d'envoyer simultanément à l'instrument 5, par le même circuit unique du secondaire, des signaux de coagulation et des signaux de coupe.The generator of the invention finally has the advantage, thanks to the connection of the two signal sources S1, S2 in parallel on two pairs P1, P2 of primary windings
P1A, P1B; P2A, P2B, to send simultaneously to the instrument 5, by the same single circuit of the secondary, coagulation signals and cutting signals.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de mise en oeuvre représenté et décrit ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne l'agencement des circuits de filtrage F et d'isolement I dans la mesure où il procure les mêmes effets. Of course, the invention is not limited to the mode of implementation represented and described above, but on the contrary covers all the variants thereof, in particular with regard to the arrangement of the filtering F and isolation circuits I insofar as it provides the same effects.
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Also Published As
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|---|---|
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