专利名称：具有电场集中飞边的电外科电极的制作方法具有电场集中飞边的电外科电极背景技术 1.技术领域本发明总地涉及电外科装置。更具体地，本发明涉及一种具有飞边(flash edge) 的电外科电极，该飞边用于使在电外科手术过程中产生的电场集中。2.相关技术在电外科的领域中，通过利用射频(RF)电能来执行切除组织和/或烧灼泄漏的血管的医疗步骤。如医学领域中的技术人员所知的，电外科手术被广泛应用并提供许多优点， 这些优点包括采用单个外科器械既进行切割又进行凝结。射频能量由波形信号发生器产生，并通过由外科医生操作的手持电极而递送到患者的组织。手持电极将放电传送到患者人体与电极相邻的细胞物质，以进行切除。在许多电外科系统中，电极是整个涂敷有绝缘层的不锐利的刀片。借助这种电极、 而不是借助机械的作用，通过经由绝缘层电容地(capacitively)传递到待切除的组织的电能来进行切除。在这种电外科手术中，当能量转移足以致使组织细胞内的水沸腾时，由此通过内力而不是外力来使细胞膜破裂，从而完成“切除”。需要相对较高的能级来实现这种电外科切除。射频能量放电的集中度会影响电极能切除组织的效率以及对相邻组织的热破坏的程度。借助标准的电极形状，射频能量往往分布在活性电极表面的相对较大的面积上。这种射频放电的较广分布需要较大的能量输出来实现期望的电外科效果，这增大了至周围组织的额外电荷损失的可能性，从而导致对周围组织的不期望和过多的热破坏。尽管已发现标准电极形状在电外科领域中广泛接受，但已有这样的持续需求进一步改进电外科手术以实现热坏死减少，由此减少手术后的并发症，减少焦痂的产生，降低对远离切除位置的组织的热破坏的发生率，并增大切除的精度和速度。因此，有利的是具有一种增大射频能量放电的集中度、同时限制不期望的组织破坏的电极。在此声明的主题并不旨在限于解决任何不利之处或仅在诸如以上描述的环境中操作的实施例。相反，提供本背景仅仅用于示出在此描述的某些实施例可以在其中实现的一种示例性技术领域。发明简述本发明总地涉及电外科装置。更具体地，本发明涉及一种电外科电极，该电外科电极具有设置在其至少一部分周围的飞边。在电极上包括飞边引入和/或加强了电极的特性、特征和/或属性。例如，电极端的飞边能构造成产生在切除效率和术后恢复方面的明显改善的性能，同时显著地减少切口周围的不期望的组织破坏。飞边适于在电外科手术过程中使从电极端传递到患者组织的电能集中。集中的电能减少了至周围组织内的额外电荷损失量，由此减少围绕切口位置的组织内的坏死性破坏程度。另外，用于形成具有飞边的电极端的制造过程相对简单，并且它使电极端的期望尺寸和质量更一致。当电极端用于执行电外科手术时，期望尺寸的一致性使性能得以改善。此外，飞边使电极对于在电极的加工过程中产生的期望的边缘尺寸的减小适应性更强，加工诸如是滚磨、抛光、砂磨等。另外，当电极端被涂敷时，包括飞边会使涂层更好地保持在电极上。与诸如电外科电极端的表面的至少一部分之类的表面相关地实施本发明的示例性实施例，该表面可用于在电外科手术过程中切除患者的组织和/或灼烧其血管。表面包括用于实现电外科切除的相对较窄脊部。较窄的脊部或飞边实现电外科能量的重要集中， 以允许更快速和有效地切除组织。另外，因为是由于电外科能量的集中、而不是常规机械解剖刀的锐利来实现切除，根据本发明的电极操作起来比解剖刀更安全，这是因为电极的工作表面不需要像机械解剖刀一样锐利，由此减少在操作电极时机械地切伤医师或其它操作室人员的风险由于电极端的锐利的工作边缘而造成电场和能量转移的集中提供电荷集中和组织切开方面的明显改善，并导致热坏死减少、更快速地切除和产生减少的焦痂。
本发明的示例性实施例提供具有能部分地或完全被涂覆的飞边的电极端。电极端涂层可包括诸如聚四氟乙烯(“PTFE”)或特氟龙φ的不粘涂层，或能包括有机材料和无机材料中的至少一种的组合的混合材料，以向涂敷的表面提供期望的特性，诸如高温稳定性、柔性和低温应用条件。
已发现这种电极端通过使电外科能量进一步集中具有相比至今提出的建议在性能方面的改进，由此允许以较低的射频能级更快速有效地切除，同时使热坏死减少、更快速地切除并产生较少的焦痂。电极端的原理可应用于刀片、尖端或针、镊子、改型的球形电极、 L-钩、L-线、J-钩和相似的结构。
在本发明的一个示例性实施例中，电极端包括连接端部和主体。连接端部电气联接于电外科发生器，以便于电能从所述电外科发生器传递到所述电极端。主体由导电材料制成并与连接端部可操作地相联接。主体具有两个相对的主表面和工作表面。两个相对的主表面可大致彼此平行，或者它们可以在接近工作表面时磨圆或渐缩地靠近到一起。
工作表面包括在进行电外科手术过程时将电能从主体传递到患者组织的飞边。飞边可具有两个相对的侧表面和端表面。两个相对的侧表面从主体延伸。在一个不例性实施例中，两个相对的侧表面以约90°至小于约180°之间的角度从主体的两个相对的主表面延伸。飞边的两个相对的侧表面彼此间隔开以使传递到患者组织的电能集中。例如，两个相对的侧表面可间隔开约O. 0125毫米至约O. 125毫米之间、较佳地在约O. 0254毫米至 O. 1016毫米之间并更佳地在约O. 0762毫米的距离。飞边能从主体延伸约O. 0125毫米至约6. 5毫米之间的距离。飞边的尺寸设计成使飞边的至少一部分能起到牺牲元件的作用。 即，飞边的一部分可在不明显损害飞边的电能集中能力的情况下被移除。主体和/或工作表面的一部分或全部可具有向其涂覆的涂层。涂层可以是不粘和/或绝缘材料。
提供这种总结来以简单的方式引入在
中下面进一步描述的概念的选择。该总结并不意在识别所声明的主题的关键特征或基本特征，也不意在用于有助于确定所声明的主题的范围。
其它的特征和优点在以下的说明中阐释，并部分地从说明中显而易见，或者可通过实践文中的教导来获知。借助特别在所附的权利要求书中指出的器件和组合来实现和获得本发明的特征和优点。从以下说明书和所附的权利要求书中会更充分地明白本发明的特征，或者可通过如下阐释地实践本发明来获知本发明的特征。


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图
图
图
图
图表面；
图
图
图·边；
图工作表面；
图
为了进一步阐明本发明的以上和其它的优点和特征，参照附图中示出的其具体实施例给出本发明的更具体的说明。应当理解，这些附图仅示出本发明的所示实施例，且因此不认为是限制其范围。现将借助于附图来描述和解释本发明及其其它特征和细节，附图中I示出根据本发明的示例性电外科系统；2是根据现有技术的电外科电极端的立体图；2A是图2的电极端的剖视图；3是根据本发明的体现电极端原理的侧视图；3A是图3的电极端的剖视图，并且其示出电极端的包括从其延伸的飞边的工作4是具有渐缩侧部和从其延伸的飞边的电极端的立体图；4A是图4的电极端的剖视图，并且其示出渐缩侧部和从其延伸的飞边；5是解剖刀型电极端的立体图，该电极端具有多个工作表面和从其延伸的飞5A是图5的电极端的剖视图，并且其示出电极端的带有从其延伸的飞边的两个6是根据本发明的示例性实施例的、构造成具有一个或多个飞边的L 一钩型的电极端的立体图7是根据本发明的示例性实施例的、构造成具有一个或多个飞边的J —钩型的电极端的立体图8是根据本发明的示例性实施例的、构造成具有一个或多个飞边的另一电极端的立体图9示出具有沿电极端的一部分延伸的飞边的示例性针型电极端；
图9A示出图9的电极端的飞边和工作端部的放大图10示出在移除组织的较大部分时采用的环型电极端，该环型电极端具有沿环延伸的飞边；
图11示出用于烧灼泄漏的血管并密封敞开结构的球形电极端，该球形末端具有在其周围延伸的飞边；
图12是圆形表面电极端与工作返回电极之间存在的典型电场的示意图13是与具有飞边的装置相关联的经修改的电场集中度的示意图14是从图4A的飞边投影的典型电场集中度的简化的示意图15是根据本发明的示例性实施例的具有飞边的电极端的一部分的剖视图16是具有三个飞边结构的示例性电极端的立体图，S卩，三个飞边是均匀的飞边、交替的高度飞边和台阶状的飞边，交替的高度和台阶状飞边起到齿状飞边的作用；
图17是根据本发明的另一示例性电极端的立体图，该电极端具有两个飞边结构， 即，均匀的飞边和构造成锯齿状的飞边，后者起到齿状飞边的作用；
图18是类似于图15的电极端的视图，该电极端具有设置在其外表面上的涂层；以及
图18A是类似于图17的电极端的视图，该电极端具有设置在其外表面的一部分上的涂层，而飞边未涂敷。

本发明总地涉及电外科装置。更具体地，本发明涉及一种电外科电极，该电外科电极具有设置在其至少一部分周围的飞边，以使在电外科手术过程中产生的电场集中。如下文更详细地讨论，在电极上包括飞边引入和/或加强了电极的特性、特征和/或属性。例如，简单来说，具有飞边的电极端的制造过程相对简单，并且它使电极端的期望尺寸和质量更一致。当电极用于执行电外科手术时，期望尺寸的一致性使性能改进。此外，飞边使电极对于在电极的加工过程中产生的期望的边缘尺寸的减少的适应性更强，加工诸如是滚磨、 抛光、砂磨等。另外，当电极被涂敷时，包括飞边造成涂层更好地保持在电极上。
现将对附图进行参考，以描述本发明的示例性实施例的各方面。应当理解，附图是示意性的并且是这种示例性实施例的示意图，并不限制本发明，也不是对所有实施例都被认为是基本的任何特定元件或以特定次序或方式组装或制造的元件。不应从附图中进行关于任何元件的必要性的推断。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便于提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，可实 践本发明而无需这些特定细节。在其它情况下，已熟知的电外科系统、装置和方法的各方面以及一般的制造技术在此不作详细描述，以避免不必要地模糊了本发明的新颖的方面。
图1-17A和下面的讨论意在提供对可以实施的本发明的各实施例的示例性装置的简要大体描述。尽管下面描述了用于电外科系统的电极，但这些是一些示例，本发明的实施例可借助其它类型的电气系统来实施。相应地，在整个说明书和权利要求书中，词组“电外科电极”、“电极”、“电极刀片”、“电极端”等意在广泛地应用于能用于如下所述地使电场集中的任何类型的物件。
图I和对应的讨论意在提供对可以实施的本发明的一个实施例的操作系统的简要大体描述。尽管未要求，但本发明将在向电外科电极及其工作表面提供专门的特性、属性和/或特征的一般情况下进行描述，以提高电外科操作的质量并限制对由于电外科手术造成的对患者组织的破坏。然而，本领域的技术人员应理解到本发明的实施例可与各种不同的表面关联地来实施，以在电外科手术过程中提供期望的特性、属性和/或特征。
参见图1，示出示例性的系统，该系统能包括本发明的各特征。在图I中示出电外科系统100,该电外科系统包括波形信号发生器102、手持电极104和电极端106。在较佳的实施例中，波形信号发生器102是射频波形信号发生器。外科医生可以在外科手术过程中使用电外科系统100来切除患者人体的组织和/或烧灼其血管。
在电外科手术时，射频(RF)电能通过诸如波形信号发生器102的波形信号发生器来产生,并通过诸如手持电极104的手持电极引入患者体内，该手持电极电气联接至波形信号发生器102并包括电极端106。波形信号发生器102可包括高频振荡器和放大器，以产生能用于在电外科手术过程中切除组织和/或烧灼血管的射频电能波。射频电能波对电极 104供电并从波形信号发生器102经由线108传输到电极104。放电从电极端106传送到患者，以加热患者的与电极端106紧密接触的细胞物质。加热在适当高的温度下进行，以允许电极104用于执行电外科手术。接地电极(未示出)为消散到患者人体的周围组织内的任何多余电荷提供至波形信号发生器102的返回电气路径。7
在电外科手术过程中，电极104可用于独立地或同时地进行切除和灼烧。由波形信号发生器102提供并传送到电极104的恒定正弦波允许电极端106切过患者人体的组织。替代地，由波形信号发生器102提供并传送到电极104的阻尼波允许电极端106灼烧泄漏的血管和/或组织。恒定的正弦波和阻尼波的组合可通过波形信号发生器102供给到电极104，以允许电极端106同时切除和灼烧，由此使手术过程中的组织创伤和失血减到最少。
注意到图2和2A，示出有通常用于执行电外科手术的电外科电极端108。如图2 中所示，电极端108包括连接端部110,该连接端部装有定位在电极杆(shank)周围的套筒配件112，以提供保护并便于电极端108联接于诸如电极104的手持电极。放电从工作端部 114传递到患者人体，该工作端部是标准刀片型的电极结构。S卩，工作端部114具有两个平坦并大致平行的主表面116AU16B以及两个大致平行的工作表面118A、118B。电极端108 的端部还可形成为工作表面118C。电极端108可产生类似于传统解剖刀的切口。然而，不采用如解剖刀所作那样切过组织的机械动作，而是，放电允许在组织过热到适当温度以执行电外科手术时使工作端部114滑过组织。如图2A中所示，不粘和/或绝缘材料的涂层 120覆盖电极端108的表面，并用于消除或减少烧焦的组织附着于电极端108，和/或便于电极端108电容耦合于患者组织。
现转到图3-11，示出有可交换电极端的示例性分类，这些电极端包括本发明的有益特征，以便于切除组织和/或灼烧血管的动作。本文所描述的电极端的分类包括标准型电极端、具有渐缩的工作表面的成形电极端、解剖刀型的电极端、针式电极、环形电极、改型的球形电极以及与传统的电外科保持件一起使用的各种腹腔镜电极，诸如图I中可见的手持电极104。每个可交换电极端均具有连接端部，该连接端部能联接于手持电极104，以允许由波形信号发生器102产生的射频电能经由手持电极104传送到电极端。各种电极端的连接端部的长度可根据电极端的具体类型和/或电极端所用的手术类型来变化。例如，连接端部的长度可从约6. 35厘米到约48厘米。在一些实施例中，连接端部的长度是约6. 35 厘米、6. 9厘米、10. 16厘米、15. 24厘米、33厘米、45厘米和48厘米。应理解到，连接端部的长度可以是任何合适的长度，且上述长度仅是示例性的并且不意欲限制本发明的范围。
所示的每个电极端包括定位在电极杆周围的套筒配件，以提供保护并便于电极端联接于诸如手持电极104的手持电极。每个电极端还包括将放电施加于患者人体的工作端部。工作端部的全部或一部分可具有不粘涂层，该涂层用于消除或减少烧焦的组织附着于电极端。电极端还可具有覆盖工作端部的至少一部分的绝缘件。例如，绝缘材料能施加于电极端的工作端部的一部分，以提供工作端部的一部分与患者组织之间的绝缘屏障。在一个实施例中，绝缘材料施加在电极端的工作端部周围，从而使电极端的仅一小部分为了在电外科手术过程中的使用而露出。例如，绝缘材料可覆盖除了飞边的整个工作端部。然后， 露出的飞边可用于执行电外科手术，而不在工作端部的其余部分与患者组织之间放电。
所描述的电极的工作端部可构造成在多种不同的手术过程中提供在切除和/或灼烧组织和/或血管时有较大的通用性。此外，电极端能构造成在切除效率和术后恢复方面有大幅改进的性能，同时显著减少切口周围的不期望的组织破坏。例如，图3-11中所示的电极端的每个包括或形成有一个或多个“飞边”。如下文更详细所述，飞边使从电极端传递到患者组织的电能集中。集中的电能可减少至周围组织的额外电荷损失量，由此减少在切口位置周围的组织内的坏死性的损伤。
具体参照图3-11，现将描述所示电极端的每个的各方面。如上所述和下面指出与图3-11中所示的实施例结合，每个电极端可包括一个或多个飞边。尽管这些飞边是结合图3-11的讨论指出的，但与特定的电极端的总体结构无关，可适用于这些飞边的每个的特征、 优点和参数的更详细讨论将遵循单独的电极端实施例的讨论。
图3和3A示出电极端122，该电极端是可在切除组织和/或用于灼烧血管的一般手术中使用的电极端。电极端122包括连接端部124，该连接端部装有定位在电极杆周围的套筒配件126，以提供保护并便于电极端122联接于手持电极104。放电从工作端部128传递到患者人体，该工作端部一般是标准刀片型电极端结构。即，工作端部128具有两个平坦并大致平行的主表面130AU30B以及两个大致平行的工作表面132AU32B。电极端122的端部还可形成为工作表面132C。像标准刀片型电极那样，电极端122可产生类似于传统解剖刀的切口。然而，不采用如解剖刀所作那样切过组织的机械动作，放电允许在组织过热到适当温度来执行电外科手术时使工作端部128滑过组织。
但与标准刀片型电极不同的是，电极端122的工作表面132A、132B、132C中的一个或多个不是平坦的，并且大致相对于主表面130A、130B成直角(squared off)。而是，工作表面132A、132B、132C中的一个或多个包括飞边。即，工作表面132A、132B、132C中的至少一个包括突出边缘或飞边，诸如图3和3A中所示的飞边134A、134B、134C。如下文更详细讨论地，飞边包括相对薄的脊部，该脊部沿工作表面的至少一部分延伸以提供和/或加强电极端的特征、特点和/或属性。除了飞边，电极端122还能包括围绕工作端部128的至少一部分的不粘涂层136。
尽管电极端122示出有在几乎整个电极端122周围延伸的飞边，但应理解到可沿电极端122的任何工作表面的一部分或整个地包括飞边。类似地，尽管飞边134AU34B、 134C示出为分别从工作表面132A、132B、132C的中间或在主表面130A、130B之间居中地延伸，以使飞边134A、134B、134C的垂直表面偏离主表面130A、130B，但飞边134A、134B、134C 也可从工作表面132AU32B上的其它位置延伸。通过非限制性的示例，飞边134A可位于所示位置的左侧。例如，飞边134A的左侧垂直表面可与主表面130A对准，而飞边134A的左侧垂直表面进一步偏离主表面130B。
图4和4A示出类似于图3中所示的电极端。因此，在图4和4A中有电外科电极端140，该电极端具有连接端部142，该连接端部装有定位在电极杆周围的套筒配件144，以提供保护并便于通过诸如图I中可见的电极104的手持电极来保持电极端140。电极140 还包括形成有成形的或锐利的几何形状并包括飞边的工作端部146。
如图4和4A中可见，所示实施例的特征在于横截面几何形状，其包括两个相对的主表面148AU48B和两个大致平行的工作表面150AU50B。工作端部146还可在其末端处包括工作表面150C。在所示实施例中，工作表面150A、150B、150C分别具有从其延伸的飞边 152A、152B、152C。工作表面150A、150B、150C可用于在电外科手术过程中切除组织和/或灼烧血管。
图4A是电极端140的工作端部146沿图4的剖面线4A-4A剖取的剖视图。在此， 将看到的是导电的主体154，该主体可以由任何合适的材料、较佳地是外科级别的不锈钢制成。本体154的主表面148A、148B渐缩以形成工作表面150A、150B。飞边152A、152B从工作表面150AU50B延伸，如下更详细所述的，每个飞边使得在有电势施加于电极端时产生的电场集中或会聚，由此增大所传递的电能的集中度并相应地改善装置实现切除动作的效率(例如，切割组织)并减少在不紧靠工作表面的组织内的额外电荷损失量。尽管未示出，但电极端140的工作端部146还可包括围绕工作端部146的至少一部分的涂层。
现转到图5和5A，可看到电极端160，该电极端也可在切除组织和/或用于灼烧血管的一般手术中使用。电极端160包括连接端部162以及定位在电极杆周围的套筒配件 164，以提供保护并便于通过如图I中所见的传统电外科保持件来保持电极端160。电极端 160还包括工作端部166。工作端部166是解剖刀状的刀片结构，其具有与机械解剖刀相似的轮廓。类似于图4和4中所示的电极端140，电极端160的工作端部166包括多个成形或渐缩的工作表面168A、168B、168C、168D。工作表面168A、168B、168C、168D具有与上述表面 150A、150B和150C相似的横截面形状。更具体地，工作表面168A、168B、168C、168D成形或渐缩并分别包括从其延伸的飞边170A、170B、170C、170D,这些飞边使得在有电势施加于电极端160时产生的电场集中或会聚。如上所述，下面将更详细地讨论工作表面连同飞边的成形或渐缩。
因为是由于电外科能量的集中而不是常规机械解剖刀的锐利而实现借助工作表面 132A、132B、132C、150A、150B、150C、168A、168B、168C 和 168D 的切除，根据本发明的电极比解剖刀操作起来更安全，这是因为电极的工作表面不需要与机械解剖刀一样锐利，由此减少在操作电极时机械切伤医师或其它操作室人员的风险。
如图5中可见，工作表面168A、168B、168C、168D形成有不同长度并相对彼此成角度。所示实施例中的工作表面168A、168B、168C、168D的不同长度和定向使工作端部166的轮廓与机械解剖刀的轮廓相似。解剖刀状的轮廓允许在使用电极端160时具有更大的通用性。工作表面的不同长度和定向可允许外科医生切出不同类型的切口并用单个电极端来灼烧较大或较小的面积。例如，在单个电极内包括较短的工作表面和较长的工作表面使外科医生能够在单个手术过程中使用相同的电极来造成不同类型的切口，而不必改变电极。即， 外科医生可简单地转动电极来利用期望的工作表面。
借助非限制性示例，工作表面168A的尺寸设计成可在患者皮肤内切出相对较浅和/或精细的切口。工作表面168A的长度还可有助于防止外科医生无意中切得太深。一旦切出较浅的切口，外科医生可以将电极端160转动180°，并使用工作表面168D来诸如在皮下层内切出更深的切口。在一个实施例中，工作表面168A约3毫米长，而工作表面168D 约8毫米长。在另一实施例中，工作表面168A约4毫米长，而工作表面168D约11毫米长。 还可针对不同的工作表面使用不同的长度和组合。此外，工作表面168C的尺寸可设计成使外科医生能切除和/或灼烧非常小的面积，而不必用例如针式电极来代替电极端160。在一个实施例中，工作表面168C大约是O. 5毫米长。因此，工作表面168C的形状和尺寸可提供切出近乎极小的切口和/或凝结的能力。应理解到，电极端160可形成有或多或少的工作表面168。
图6示出电极端180，该电极端允许单独的组织或血管隔离并独立地切除和/或灼烧，从而便于外科医生减少额外组织破坏电极端。电极端180包括连接端部182和套筒配件184。电极端180还包括具有L-钩型结构的工作端部186。在所示实施例中，工作端部 186具有三个工作表面188A、188B、188C，每个工作表面如下所述地成形或渐缩。此外，工作表面188A、188B、188C中的一个或多个包括类似于上述那些的飞边(未示出)。应理解到，电极端180可形成有或多或少的工作表面188。
图7示出类似于电极端180的电极端190。电极端190包括连接端部192、套筒配件192以及工作端部196。工作端部196是J-钩型结构并具有两个工作表面198AU98B， 每个工作表面如下所述地成形或渐缩。工作表面198A、198B中的至少一个包括如文中所述的飞边(未示出)。电极端190可形成有或多或少的工作表面198。
图8示出电极端200，该电极端包括连接端部202、套筒配件204以及工作端部 206。工作端部206具有三个工作表面208A、208B、208C，每个工作表面如下所述地成形或渐缩。电极端200可形成有或多或少的工作表面208。与其它电极端一样,工作表面中的一个或多个包括从其延伸的飞边。在所示实施例中，工作表面208A、208B、208C分别包括飞边 210A、210B、210C。
图9和9A示出电极端212，该电极端是可用于在患者人体的特别致密区域内(诸如在脑部手术时所经历的那些区域)切除组织并灼烧泄漏的血管的电极端。电极端212包括连接端部214、套筒配件216以及工作端部218。工作端部218是会聚到尖端的针状结构， 以允许在患者人体的特别致密区域内进行非常精确的外科手术。如图9A中最清楚可见，工作端部218的末端和/或侧部可形成有如文中所述的飞边220。例如，针杆可具有沿其长度的至少一部分延伸的一个或多个飞边220。针的“尖端”也可包括飞边220 (即，从所示的针的端部延伸的一部分)。通过使用电极端122，可精确地移除纤弱的脑部组织，而实际上不对任何周围的膜造成损坏并且使由于手术造成的流血和/或肿大最少。
图10和IOA示出电极端222，该电极端是可例如在前列腺和肿瘤切除术中用于去除组织的较大部分的电极端。电极端222包括连接端部224、套筒配件226以及工作端部 228。连接端部224联接于手持电极，而工作端部228用于将电能传递到患者人体。工作端部228是环形结构。如图10中最清楚可见，工作端部228的环可形成有飞边230。在所示实施例中，飞边230设置在环的内侧，以在环拉过组织时提供期望的性能特征。在替代的实施例中，飞边230还可设置在环的一侧或两侧上，以提供相似的功能。在其它示例性实施例中，飞边230还能设置在环的外侧上。更具体地，环的内部、侧部和/或外部可形成有围绕或沿着其一部分延伸的脊部230。
图11示出电极端232，该电极端是可用于专门灼烧泄漏的血管并密封敞开结构的电极端。电极端232包括连接端部234、套筒配件236以及球形工作端部238。如可见的， 飞边240围绕球形工作端部238的周缘延伸。在所示实施例中，飞边240沿大致平行于电极端232的长度的方向绕球形工作端部238延伸。如将理解到地，飞边240可沿其它方向部分地或完全围绕球形工作端部238延伸。此外，飞边240还可设置在球形工作端部238 上不是围绕球形工作端部238的周围的位置。
如上所述,上述电极端的一些或所有可包括或形成有一个或多个工作表面，这些工作表面具有一个或多个飞边。同样如上提及地，这些工作表面和飞边使来自电极端的放电集中，由此减少不紧靠工作表面的组织内的额外电荷损失量。可参照图12-14来理解作为前述显著改进的基础的物理原理。
图12是示出用于电场的电场图线的视图，所述电场存在于具有环状或弯曲的外表面252的电极端250或导体与反电极254之间。尽管电极250在图12中示出为中空的，但如果电极是实心的，所示的电场线图案将基本上相同。现将看到椭圆256内的电场线的密度几乎均匀，因此电场在该区域内基本上无变化。
然而，在图13中，注意到如果电极260的几何形状设置为包括具有从电极延伸的飞边264的渐缩区域262，则对应的电场变得集中得多，就如通过在电极260与反电极266 之间的飞边264附近的电场线的大得多的线密度来表示的那样。更具体地，渐缩区域262 致使来自渐缩区域262的电场密度变得更集中，如可从椭圆268内的更大线密度可见那样。 相似地，飞边264的较窄轮廓引起电场的甚至更大的集中，如可从椭圆270内的甚至更大的线密度可见那样。
因此，在不规则形状的导体上，电荷往往积聚在表面曲率最大的位置，S卩，沿位于尖点或边缘处的诸如飞边的较窄表面。通过在工作表面上包括飞边，电荷沿小得多的表面面积或区域集中，由此使电场线会聚到更紧密的结构中。电场线的这种更紧密的集中使能量会聚并减小产生期望的电外科效应所需的能量，由此减少不紧靠飞边的组织内的额外电荷损失。电极的切除表面或飞边不必锐利地突出，它仅需要成形或将尺寸设计成使能量转移集中到最佳切除所期望的程度。
说明一下，传统不锐利的电极具有约O. 33毫米的边缘厚度，并且在典型的切除模式下可利用近似50瓦特的功率设定。当渐缩并具有约O. 0762毫米的飞边厚度时(在机械解剖刀刀片所要求的锐度以下的“锐度”)，图3-11的电极能以少于30瓦特快速切过组织， 功率设定近似小于典型的不锐利电极所需的50%。此外，这种刀片能以较少的阻力、更少的焦痂产生、较少的热坏死和改善的操作者控制进行更快地切割。
图14中示出上述原理。如上所述，图14是示出图4和4A中所示的电极端140投影的典型电场集中的简化图。如上所述，电极端140的主表面148AU48B朝向彼此渐缩并延伸成飞边152AU52B。为了便于表达清楚和简化，仅示出表示沿飞边152A方向的电场的电场线272。
将观察到图14的电极140是之前在图4A中所示的电极。因此，示出了具有渐缩工作表面150AU50B和飞边152AU52B的导电主体154。当在存在期望切开的组织的情况下将电外科电势施加于本体154时，能量转移的密度集中在飞边152A的端部处，如由射线束272内的较长射线所示。
尽管图13和14中所示的电极端140和260包括渐缩区域和飞边，但应理解和明白到根据本发明的电极端不必具有渐缩区域。相反，如图3和3A中所示，根据本发明的电极端可包括附连于不包括渐缩区域的工作表面或从其延伸的飞边。尽管没有渐缩区域，但飞边仍将使电池如图13的椭圆270所示的那样集中。因此，如文中所述具有飞边的电极端将使来自电极端的放电大幅集中，由此减少不紧靠工作表面的组织内的额外电荷损失量。除了限制额外的电荷损失和相关的组织破坏之外，使放电紧密地会聚或集中可提高电极端的总体性能，包括切除的便利性和速度。
将理解到，借助示例来使用电极端140，且本讨论可应用于上述电极端中的每个的工作表面和飞边。还应理解到，任何飞边的尺寸不限于特定值。参照图15，将讨论涉及电极端的飞边的尺寸和相关考虑。应理解到，对图15中所示的飞边的讨论可直接地或总地可应用于包括飞边的任何电极端。因此，结合图15所示和所述的电极端的特定构造不意欲并且不应考虑为限制本发明的范围。
图15示出具有主体282和工作表面284的电极端280的一部分的剖视图。类似于上述电极端，工作表面284包括或具有从其延伸的飞边286。在所示实施例中，飞边286 具有两个相对侧表面294A、294B和端面296。尽管侧表面294A、294B示出为大致平坦并彼此平行，但应理解到，侧表面294A、294B可以是圆形的、渐缩的或具有其它构造。相似地，尽管端面296示出为是大致平坦的、基本上垂直于侧表面294A、294B的表面，但应理解到，端面296可以是圆形的、渐缩的或具有其它构造。
在所示的实施例中，主体282具有两个相对的主表面288A、288B，这两个主表面在它们接近飞边286时渐缩地靠近在一起。更具体地，主表面288A、288B在主体282的中心轴线A附近间隔开一距离D。当主表面288A、288B接近工作表面284时，两者之间的距离变窄到大致由附图标记290所表示的距离。在一个示例性实施例中，距离D的范围可以从约O. 4064毫米到约O. 508毫米。在所示的实施例中，距离D等于约O. 4572毫米。如下讨论地，距离290的范围可以从约O. 0125毫米到O. 125毫米之间。应理解到这些值仅是示例性的，并且不应理解为限制本发明的范围。
另外，主表面288A、288B还能大致彼此平行，类似于图3和3A中所示的主表面 130A、130B。在这种情况下，主表面130A、130B可以不直接地延伸到飞边134A、134B的侧表面内。另外，飞边134A、134B的侧表面可大致平行于主表面130A、130B，而不是形成如下所述的大致钝角。相似地，飞边还可从具有任何其它构造和几何形状的电极端延伸，诸如图4-11中所示的电极端。
在所示的实施例中，两个侧表面294A、294B分别从两个相对的表面288A、288B延伸。如可见地，主表面288A和侧表面294A成角度Θ。而主表面288B和侧表面294B类似地成角度Θ。所示的实施例中的角度Θ等于约77°。应理解到，鉴于文中的公开内容，角度Θ可以基于电极端的总体构造等于各种不同的角度。例如，角度Θ的范围可以根据主体和飞边的侧表面的构造从约90°到约180°。
不论主体282的总的形状(S卩，渐缩、方形、圆形、球形、针状等)或者主体与飞边的相对定向如何，由飞边286得出本发明的许多有效特征。如图15中所示，有在形成电极端时考虑的飞边286的两个尺寸。飞边286的宽度290主要用于产生与图12-14结合地如上所述的高度集中的电场。如上讨论地，电极端的有效性通过电场的集中来实现。此外，电场的集中还影响在切口位置周围的额外组织破坏量。电场越高度集中，电极端切除组织越有效，而且不会引起额外的组织破坏。当飞边的宽度290大致在约O. 0125毫米与O. 125毫米之间，更佳地在约O. 0254毫米与O. 1016毫米之间，且最佳地在约O. 0762毫米时，开始明显地观察到来自本发明的有效特征。在一个示例性的实施例中，飞边的高度292可延伸达到约6. 5毫米。尽管如此，从文中的公开内容，本领域普通技术人员将能够容易地确定针对飞边的各种尺寸关系，以实现文中所述的期望和有利的性能特征。由此，通过非限制性示例来提供上面提及的尺寸值。应理解的是，在不偏离本发明范围的条件下，可采用其它实施例和范围。
飞边286的宽度290和高度292在电极端280的制造和加工过程中也向电极端280 提供有利的特征。如文中所述的电极端可使用任何合适的制造工艺或技术来形成。由于速度、简易性和成本有效性而特别期望的一种工艺是冲压工艺。如本领域技术人员已知的，冲压是借助加载到冲压机上的冲压模具来将材料形成和切成期望的形状和尺寸的工艺。测量结果已示出当诸如借助冲压工艺来形成具有期望边缘厚度的电极端时，在期望厚度形成为飞边的一部分时，更容易实现期望的边缘厚度并且边缘厚度更一致。这是由于不具有极为紧的公差级的许多制造工艺造成的。例如，当借助冲压工艺来形成电极端时，冲压模具会略微偏移，由此影响电极端的边缘尺寸。与此相对，当期望的边缘尺寸形成在飞边内时，冲压模具的略微偏移会影响飞边表面的高度，但飞边表面的厚度将保持不受影响。
在制造过程中，电极端会经历若干加工步骤，诸如磨削、微机加工、喷砂处理、滚磨、抛光等。这些加工中的一个或多个会磨去电极端表面的一部分。借助示例，本领域中已知具有渐缩或锐利的工作表面的电极刀片。这些工作表面设计成使传递到患者组织的放电集中。当加工不包括飞边的这些类型的电极端时，工作表面会被磨去。这样，渐缩或锐利的工作表面的磨去会降低电极端的有效性。例如，如果有足够的渐缩或锐利的工作表面被充分磨去，则所得的工作表面的尺寸不可以适当地设计成使放电有效地集中。即，当渐缩或锐利的工作表面被磨去，工作表面变得更宽。随着工作表面变得更宽，从工作表面传递的放电变得不那么集中。如上讨论地，不太集中的放电导致电极端的不太有效的性能和在切口位置周围的附加的组织破坏。
与此相反，包括飞边的电极端，诸如图15的电极端280，更为顺应于这种加工。例如，当电极端280经历各种制造工艺(研磨、微机加工、喷砂处理、滚磨、抛光等)，飞边286中的一些会被磨去。然而，与没有飞边的渐缩或锐利的电极端不同，由于这些加工引起的飞边 286的宽度290和/或高度292的减少量将不可能大到足以大幅影响电极端的性能。
例如，宽度290可由于研磨制造加工而从其初始尺寸减小到较小或较窄的尺寸。 相似地，这些研磨制造加工可使高度292从其初始尺寸减小到较短的尺寸。然而，即使飞边 286的宽度290和/或高度292在制造过程中减小，所得的飞边286仍可具有其厚度使放电如上所述地高度集中的工作表面。即，例如如果宽度290从约O. 150毫米初始尺寸减小到约O. 1016毫米或约O. 0762毫米，则宽度290仍能使从电极端传递到患者的放电充分集中到能产生文中所述的期望的性能特性的程度。类似地，如果高度292的尺寸例如减半，则所得的飞边仍将能够如文中所述地起作用。由此，在制造过程中飞边中的一些被磨去仍将允许电极端具有使放电集中的较窄工作表面，而不是具有由于在渐缩或锐利的电极端上进行制造加工而导致的较宽工作表面。因此，飞边的宽度290和/或高度292的一些可起到牺牲元件的作用，这种牺牲元件在制造过程中可被移除，而不会损害或以其它方式不利地影响与电极端相关的性能特征。
至此所示和所述的新颖的电极端中的每个包括具有沿与飞边相关联的工作表面大致均匀或恒定的尺寸的飞边。然而，为了加强或改变电极端的性能特征，飞边可形成有沿工作表面不均匀或变化的尺寸。在图16中，例如示出有电极端的工作端部300的示例性实施例，电极端具有不同结构的飞边302、303、304。飞边304类似于上述的飞边。具体来说， 飞边304沿电极端的工作表面中的一个的长度延伸，并具有沿电极端的整个长度大致恒定或均匀的宽度和高度。
与飞边304不同，飞边302、303具有高度不同的多个部段。具体来说，飞边302包括具有交替高度的部段306、308、309、310、311、312、313、314、315，而飞边303包括以台阶状结构设置的部段316、317、318、320、322、324。飞边303、304的各种部段的交替高度或台阶状结构可造成独特的性能特征。例如，使各部段的高度交替或以台阶状结构设置部段可产生与锯齿状刀片相似的切除效果。
特别参照图16中所示的飞边302，可看到不同的或交替高度的多个部段。特别是， 部段306、309、311、313、315具有高度328，而部段308、310、312、314具有高度329。在所示实施例中，高度329比高度328高，由此提供对于飞边302的各种部段的交替高度。使飞边 302的部段的高度交替或变化可提供与锯齿状机械刀片的切除效果相似的切除效果。
尽管部段306、309、311、313、315已示出和描述为分别具有大致相等的高度328， 但应理解到部段306、309、311、313、315中的每个部段的高度可以不相等。例如，部段306、 309、311、313、315中的每个部段可具有彼此不同的高度，或者一些部段可具有与其它部段大致相等的高度，而一些部段可具有与其它部段不同的高度。类似地，部段308、310、312、 314可具有彼此大致相等的高度或不同的高度。此外，尽管部段306、308、309、310、311、 312、313、314、315中的每个部段的长度和宽度326已示出为沿飞边302大致恒定，但也应理解到部段306、308、309、310、311、312、313、314、315可具有与飞边302的其它部段相等或不同的长度和/或宽度326。
宽度326和高度328、329的特定尺寸可以选择成提供期望的性能特征。如上所述，例如，宽度326 —般可在约O. 0125毫米与O. 125毫米之间，较佳地在约O. 0254毫米与O.1016毫米之间，并更佳地是约O. 0762毫米。相似地，高度328、329 —般可在约O. 0125毫米到约6. 5毫米之间。借助非限制性示例，部段306、309、311、313、315可具有约O. 0125毫米的高度，而部段308、310、312、314具有约6. 5毫米的高度。换言之，飞边能以不连续或交替的图案来产生，以产生或加强电极端的性能特征。
特别注意到图16中所示的飞边303，可以看到飞边303包括多个部段316、317、 318、320、322、324。类似于飞边302的部段，部段316、317、318、320、322、324中的每个部段示出为具有大致相等的长度和宽度326。与飞边302的部段一样，部段316、317、318、320、 322,324还可构造有与飞边303的其它部段的一个或多个不同的长度和宽度326。
如图16中所示，飞边303的部段316、317、318、320、322、324设置成台阶状构造。 换言之，每个部段的端面相对于前一个部段的端面垂直偏移或定位在其下方。特别是，部段 316的端面设置在离开电极端的中心第一距离处，而部段317的端面设置在离开电极端的中心第二距离处，第二距离比第一距离小。相似地，之后相继的部段更靠近电极端的中心设置，由此提供用于飞边303的所示台阶状构造。台阶状构造可提供与锯齿机械刀片的切除效果相似的切除效果。
与飞边302的部段的尺寸一样，部段316、317、318、320、322、324的尺寸可选择成提供期望的性能特征。例如，部段316、317、318、320、322、324的宽度一般可在约0.0125 毫米与约O. 125毫米之间，更佳地在约O. 0254毫米与O. 1016毫米之间，并且最佳地是约O.0762毫米。相似地，每个部段316、317、318、320、322、324的长度和垂直偏距可针对期望的特征来选择。
尽管在此所示和所述的许多飞边沿相关联的工作表面的整个长度延伸，但应理解，在本发明的范围内可设想其它结构。例如，电极端可具有沿一个工作表面的仅一部分延伸的单个飞边。单个飞边可采取所示或所述的飞边中的任一种的形式。例如，工作表面可具有沿工作表面的长度大体平直并且均匀的飞边。替代地，工作表面可具有包括类似于飞边302的交替高度的部段。此外，工作表面可具有呈台阶状构造的飞边，类似于飞边303。
现请注意图17，该图示出具有多个飞边的另一示例性电极端340。与图16的电极端300相似，电极端340包括飞边3340，该飞边沿电极端的工作表面中的一个的长度延伸， 并具有沿电极端的整个长度的大致恒定或均匀的宽度和高度。电极端340还包括具有沿电极端340的端部延伸的大体恒定或均匀的宽度和高度的飞边344。飞边342、344的宽度和高度可从文中其它地方所述的范围中选择。
电极端340还包括沿顶部工作表面延伸的第三飞边346。飞边346类似于图16 的飞边302，因为该飞边包括多个交替部段348、350、352、354、356、358、360、362、364、366、 368、370。但与包括成方形部段的飞边302不同的是，飞边346的部段构造成锯齿状结构。 换言之，飞边346的部段形成形状为大致三角形的交替的峰部和谷部。因此，例如，部段 348、352、356、360、364、368 形成三角形的谷部，而部段 350、354、358、362、366、370 形成为大体三角形的峰部。飞边346的各种峰部提供电能在其输送到患者组织时可被集中的许多位点。这样，飞边346的部段向电极端340提供锯齿型功能。与文中所述的其它飞边一样， 部段 348、350、352、354、356、358、360、362、364、366、368、370 的高度、宽度和长度可从文中所述的尺寸范围来选择。此外，部段 348、350、352、354、356、358、360、362、364、366、368、370 的高度、宽度和长度可以是均匀的或恒定的，或者各个部段可具有与其它部段的一个或多个不同的尺寸。另外，飞边346可沿电极端的工作表面的一部分或整个延伸。
根据本发明的电极端可具有设置在多个工作表面上的多个飞边，诸如图16中所示的飞边302、303、304或图17的飞边342、344、346。相似地，电极端的单个工作表面可具有尺寸或结构不同的多个飞边或飞边部段，以提供加强的或替代的性能特征，诸如图16中所示的位于工作端部300的相同侧上的飞边302、303。因此，根据本发明的电极端可具有一个或多个工作表面，这些工作表面的每个可具有一个或多个飞边或飞边部段。这样，电极端能形成为可由包括多种不同的工作表面/飞边结构的单个电极端来提供能实现多种不同性能特征的通用性和多样化电极端飞边。
现注意到图18和18A，这些图示出具有涂层的(图15的)电极端280。尽管示出电极端280，但应理解，关于涂敷电极端的下述讨论可应用于任何、包括文中所述那些的电极端。 特别参见图18，电极端280示出有设置在其整个外表面上的涂层332。涂层332可提供工作表面284处的一个或多个可期望的属性和/或特性。这种可期望的特性和/或属性可包括承受电外科手术的温度的高温稳定性和增大电极端的耐久性的柔性。另外，不粘涂层可用于消除或减少烧焦的组织附着于刀片，由此减少不期望的组织破坏的发生率。适于用作电极端的涂层的不粘材料可以是、但不限于PTFE或可包括有机材料和无机材料中的至少一种的组合的混合材料，该混合材料向涂敷的表面提供期望的特性，诸如高温稳定性、柔性和低温应用条件，因而，涂层可通过喷射或浸溃工艺来施加。在2005年10月4日颁布的题为“Utilization of a Hybrid Material in a Surface Coating of an Electrosurgical Instrument (混合材料在电外科仪器的表面涂层中的应用)”的、授予Greep的美国专利第 6，951，559号中提供了混合涂层的示例，该文献的全部内容以参见的方式纳入本文。
不粘材料的厚度可以足以使从涂敷的电极端到患者的组织的射频电能的传送能基本上通过电容耦合来实现，该厚度一般小于O. 025毫米。精确的最佳厚度将根据所用的材料变化并可由常规实验来容易地确定。明显的是这种涂层机械地“钝化”任何锐利的电极边缘，但如前所述，通过电外科手术切除不一定需要用于机械切开组织的锐利的外科边缘。相反，通过利用足够的能量以致使组织细胞内的水沸腾并使细胞膜破裂来完成切除。
尽管图18示出电极端280的整个外表面(包括主表面288A、288B和飞边286)覆盖有涂层332，但应理解，涂层332可仅覆盖电极端280的外表面的一部分。图18A示出部分地涂敷有涂层332的电极端280。在所示实施例中，工作表面284/飞边286不被涂层332 覆盖。在图18A的实施例中，切开组织主要是通过让电能从露出的工作表面284/飞边286 欧姆传导到患者的组织来实现，而不是通过将电能从涂敷的电极端经由电容耦合输送到患者的组织。
图18A中所示的涂层结构能以各种方式实现。例如，涂层332可施加于电极端280 的仅一部分(即，主表面288A、288B)，同时留下工作表面284/飞边286未涂敷。替代地，涂层332可施加于电极端280的整个外表面,包括工作表面284/飞边286。在施加于电极端 280的整个外表面之后，涂层332的覆盖工作表面284/飞边286的那部分可去除。涂层 332能以各种方式从电极端280的期望区域移除，这些方式包括喷砂处理、磨削、砂纸打磨、 化学去除工艺等。另外，涂层332的覆盖工作表面284/飞边286的那部分可通过激活和/ 或使用电极端280来去除。在飞边286处产生的高度集中的放电可足以使涂层332的覆盖工作表面284/飞边286的那部分蒸发，由此露出工作表面284/飞边286。
使工作表面284/飞边286未涂敷或允许涂层332从工作表面284/飞边286蒸发可向电极端280提供一些有利的特征。例如，留下或允许飞边286变得未涂敷使电极端280 能实现最佳的能量集中，同时保持刀片的其余部分(即，主表面288A、288B)的绝缘特征。另外，由于放电沿飞边286高度集中，涂层332在电极端的其它表面(主表面288A、288B)上的保持明显改善。这种改善的涂层保持增大了电极端的性能和寿命。
本发明可实施成其它特定形式，而不脱离其精神或实质特征。上述实施例在所有方面都将被理解成仅仅是示例性的和非限制性的。因此，本发明的范围由所附的权利要求书而不是前面的说明书来限定。所有落入权利要求书的等同意义和范围的改变都将包含在该范围内。


本申请公开了一种在执行电外科手术过程中用于使传递到患者组织的电能集中的电极端。该电极端包括可接收来自电外科发生器的电能的主体。主体包括形成飞边的工作表面。工作表面使电能在手术过程中传递到患者组织。当电能被传递到患者组织时，飞边使电能集中。电能由于飞边而集中可减少切口位置周围的过多组织破坏并提高电极端的效率。