HF-Felder und Projected Capacitive Touch

Touch ohne Störung

25. November 2022, 10:00 Uhr | Rudolf Sosnowsky, CTO bei Hy-Line
Störsignale der HF-Generatoren verhinderten bisher den Einsatz von PCAP-Touchdisplays im OP. Neue Touchcontroller-Generation sorgt für störungsfreie, medizinisch sichere Bedienung
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HF-Chirurgie setzt Hitze zu medizinischen Zwecken ein. Störsignale der HF-Generatoren verhinderten bisher den Einsatz von PCAP-Touchdisplays im OP. Neue Touchcontroller sorgen jetzt für eine störungsfreie, medizinisch sichere Bedienung. Was muss bei der Entwicklung beachtet werden?

Die Elektrochirurgie, auch Diathermie genannt, nutzt hochfrequente elektrische Energie, um durch gezieltes Aufheizen Modifikationen am Gewebe zu bewirken. Besonders bei minimalinvasiven Eingriffen, bei denen das operierte Gewebe nicht direkt zugänglich ist, hat die HF-Chirurgie große Vorteile. Sie ermöglicht sauberes und zügiges Arbeiten, da sich Blutungen frisch getrennten Gewebes durch Koagulation schnell stillen lassen. Die elektrische Energie, die im Gewebe in Wärme umgesetzt wird, liefert ein HF-Generator. Je nach Anwendungsfall werden vielfältige Instrumente mit unterschiedlicher Ausbildung der Elektroden an den HF-Generator angeschlossen.

Methoden der HF-Chirurgie

Die elektrische Energie wirkt auf das Gewebe. Je nach Intensität und Dauer kann sie damit zum Schneiden, Koagulieren (Stillen von Blutungen), Devitalisieren (Zerstören) von Gewebe oder zum Thermofusionieren (Versiegeln von Gefäßen) verwendet werden. Die lokale Erwärmung ist abhängig von der Impedanz des Gewebes, der Form der Elektrode und dem Querschnitt der Eintrittsstelle, der Höhe der HF-Leistung (mittlerer und Spitzenstrom) und der Einwirkdauer.

 Monopolares und bipolares Verfahren bei der HF-Chirurgie
Bild 1. Monopolares und bipolares Verfahren bei der HF-Chirurgie.
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Unterhalb von 40 °C wird das Gewebe nicht beeinflusst; die wirksamen Temperaturen beginnen bei 60 °C zur Devitalisierung von Zellen wie z. B. Krebsgewebe. Schnitte werden mit 100 °C ausgeführt, und jenseits 150 °C wird das Gewebe karbonisiert und durch den Körper ausgeschieden. In der HF-Chirurgie wird zwischen monopolarem und bipolarem Betrieb (Bild 1) unterschieden. Dies bezieht sich auf die Ausführung der Elektrode und das Spannungspotenzial, dem der Patient ausgesetzt wird.

Monopolare Technik
Die Einleitung der Hochfrequenz in den menschlichen Körper findet über die Aktiv-Elektrode statt. Dort kann mit ihr ein punktueller Effekt wie ein Schnitt oder eine Koagulation bewirkt werden (Bild 1-1). Der Rückkanal verläuft über eine Neutral-Elektrode, die großflächig mit dem Körper, etwa am Rücken, verbunden ist. An ihr sind die auftretenden Ströme pro Flächeneinheit so gering, dass nur eine geringe und damit unschädliche Erwärmung auftritt.

Bipolare Technik
Bei der bipolaren Technik verfügt die zur Behandlung verwendete Elektrode über zwei Pole, die mit Ausgang und Massepotenzial des Generators verbunden sind (Bild 1-2). Eine Neutral-Elektrode wird nicht benötigt. Der Effekt entsteht zwischen den beiden Polen, die z. B. in Form einer Pinzette ausgebildet sein können.

Spray-Koagulation
Bei dieser (monopolaren) Behandlungsform wird die Koagulation über einen hochfrequenten Lichtbogen (Plasma) durchgeführt, der sich zwischen Elektrode und Gewebe ausbildet. Zur Bildung des Lichtbogens muss der Generator hohe Spannungen mit hoher Modulation ausgeben. Die Intensität und damit die Impedanz des Lichtbogens moduliert in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Elektrode und Gewebe und dem Zustand des Gewebes (von bereits koagulierten zu weniger koagulierten Stellen).

Der HF-Generator

Die Aufgabe des HF-Generators besteht darin, die für die Operation nötigen elektrischen Signale an die Elektrode abzugeben. Es handelt sich dabei um eine Wechselspannung, denn Gleichspannung würde zur Elektrolyse im Gewebe führen. Die Frequenz dieser Spannung muss hoch genug sein, dass sie den sogenannten faradischen Effekt umgeht, bei dem Nerven und Muskelzellen durch elektrischen Strom gereizt werden und Muskeln wie bei einem Stromschlag am »Lichtnetz« ins Flimmern geraten können. Die untere Grenze hierfür liegt bei etwa 200 kHz. Der thermische Effekt entsteht durch die im Gewebe in Wärme umgesetzte Verlustleistung. Die Höhe der Spannung variiert je nach Betriebsart zwischen ein paar Hundert Volt bis zu wenigen Kilovolt (in der Spitze).

Typische Kurvenformen – je nach Behandlung variieren die Amplitude, die Frequenz oder das Puls/Pause-Verhältnis
Bild 2. Typische Kurvenformen – je nach Behandlung variieren die Amplitude, die Frequenz oder das Puls/Pause-Verhältnis.
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Die Anforderungen an die HF-Quelle sind vielseitig und erfordern eine schnelle Ausregelung des Ausgangssignals in Abhängigkeit von der Impedanz des Gewebes. Sie hängt vom Übergangswiderstand der Kontaktfläche, aber auch vom Zustand des Gewebes während der laufenden Behandlung ab. Als weiterer Faktor spielt die vom Operateur bestimmte Einwirkzeit eine Rolle, denn die thermische Energie bestimmt sich aus der Leistung und der Dauer (Bild 2). Typische Werte liegen bei monopolarem Schneiden bei über 300 kHz und bis zu 1 kV. Bei der monopolaren Spraykoagulation sind dies in der Spitze etwa 1 MHz und mehr als 4 kV. Die Leistung variiert dabei zwischen wenigen 10 W und 300 W. Besonders bei der Spraykoagulation entsteht ein starkes Wechselfeld, das in der Amplitude moduliert ist, da der Generator nachregelt, um den Plasma-Lichtbogen mit konstanter Leistung zu erhalten.


  1. Touch ohne Störung
  2. Herausforderungen in der HF-Chirurgie

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