控制到外科器械的功率输送的系统和方法技术方案

一种热外科器械具有系统以控制从能量源到位于尖端上的有源元件的功率输送。用于控制到达尖端的输送的系统可以包括控制算法，所述控制算法以外科医生可能感觉不到的方式使用一个或多个测量值(例如尖端电流、SWR和反射功率的快速变化)来管理功率而不影响切割效能。系统可以使用状态机来确定尖端可以处于其中的当前环境。可以根据固定的功率指数或重复执行的功率分布选择性地管理输送到尖端的功率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电外科和/或热外科器械。更具体地，本专利技术涉及控制从能量源到器械的功率输送的系统和方法。
技术介绍
在手术期间使用电外科和/或热装置变得越来越常见，原因是这样的装置可以提供优于传统医疗装置的益处。例如，电外科和/或热装置可以允许外科医生以有限的血液损失制造精确切口。由于它们的优点，仅举几例，电外科和/或热装置可以在皮肤病学、遗传生态学、心脏、整形、眼、脊柱、ENT、颌面部、矫形外科、泌尿、神经病学、普通外科程序以及某些牙科程序中使用。手术一般包括切割、修复和/或去除组织或其它材料。电外科和/或热器械可以用于通过使用电外科和/或热器械将组织或其它材料加热到期望温度执行这些程序中的每一个。然而，组织可能在不同的温度下不同地反应。如果不适当地控制电外科和/或热器械的温度，则可能发生非期望结果，这可能导致患者的不利结果。此外，可能需要外科医生在给定程序期间长时间使用电外科和/或热器械。在该时间期间器械可能间歇地移动进入和脱离与患者的身体的一部分的接触。这会导致装置自身内的热管理以及器械的加热外科尖端的热管理的问题。当器械不与患者的组织、体液等的一部分接触时，例如它保持在患者的身体之上的空间中，可能重要的是限制输送到器械的功率以最小化到达热是不希望的甚至是有害的器械的区域的热传递。例如，如果未适当地控制到达由外科医生抓握的电外科和/或热器械的一部分的热传递，则装置可能变得太热并且外科医生可能不能操作器械持续完成该程序所必需的时间。另外，如果电外科和/或热器械的有源部分(例如热元件)过热或暴露于过度热应力，则热元件可能损坏。因此需要控制从能量源到电外科和/或热外科器械的功率输送以防止器械和/或加热外科尖端的过热的改进的系统和方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种改进的电外科和/或热外科器械。根据本专利技术的一个方面，器械可以包括软件和硬件以管理从能量源到器械的功率输送。根据本专利技术的另一方面，控制到达电外科器械的功率输送可以包括使用算法，所述算法根据有源元件的环境(例如，有源元件是正用于组织治疗还是正保持在空气中)改变到达器械的有源元件的功率输送，因此改变器械的操作特性。算法可以以大约5W到125W之间的固定功率指数进行管理并且可以用于以一致方式将期望功率输送到电外科和/或热外科器械，防止器械的有源元件超过居里点，和/或当有源元件在空气中时防止器械的过热。控制算法可以允许外科医生使用最佳温度以获得期望的组织效应，并且也允许外科医生选择具有不同配置的外科尖端，同时在使用这些不同外科尖端时提供期望控制。根据本专利技术的另一方面，控制到达电外科器械的功率输送可以包括使用正向功率或净功率的单或级联比例-积分-微分控制器(“PID”)、PID尖端电流限制控制、驻波比(“SWR” )阈值限制和/或负荷/空气检测。根据本专利技术的另一方面，热外科器械可以包括负责电流感测、温度感测、阻抗感测等的机头(handpiece)。根据本专利技术的另一方面，由机头或热外科器械的其它部分感测的电流数据、温度数据、阻抗数据等可以发送到 包括微控制器、微处理器等的控制台。根据本专利技术的另一方面，电流数据、温度数据、阻抗数据等可以在大致连续的基础上发送到控制台。例如，数据可以以大约10毫秒的间隔发送到控制台。根据本专利技术的另一方面，外科器械可以包括热元件。热元件可以包括例如具有电镀在其上的铁磁材料的导体、固体铁磁加热元件、铁磁套筒，所述铁磁套筒布置在绝缘导体上，使得铁磁套筒的加热是实质上纯感应的，等等。根据本专利技术的另一方面，热外科器械的热元件可以由机头可拆卸地接收，使得各种热元件可以与机头一起使用。根据本专利技术的另一方面，外科器械可以包括管理热元件的功率输出所必需的信息，根据热元件的形状、尺寸或配置(例如，刀片、环、勒除器、钳、剪、微创手术器械、探针、导管等)，所述信息可以不同。例如，信息可以存储在位于机头中的单存储装置(例如EEPR0M、闪存装置、激光ROM或铁电存储器等)或位于本专利技术的外科器械系统上的各种位置处的多个存储装置中。根据本专利技术的另一方面，外科器械可以包括管理热元件的功率输出所必需的以下信息，例如:电流极限；容许功率设置；功率水平的SWR极限；序列号；校准常数；尖端标识；时间常数(例如冷却)；等等。根据本专利技术的另一方面，热外科器械系统可以包括软件。软件可以使用从热外科器械接收的信息执行可变级状态机(variable stage state machine)。例如,软件可以接收来自热外科器械的机头、尖端和/或功率计的信息执行5级状态机。状态机的级可以包括射频开启(例如，刚好使能射频功率)、空气(外科器械的热元件在空气中)、预负荷(怀疑热元件在组织中)、过渡(怀疑热元件从组织过渡到空气)和负荷(确认尖端在组织中)。根据本专利技术的又一方面，控制到达热外科器械的功率输送可以包括功率分布控制算法，所述功率分布控制算法包括一组开始/结束持续时间段以间歇地增加输送到电外科器械的尖端的功率。因此，当期望使用器械以用在较低温度下操作的尖端治疗组织时，例如当凝固组织时，功率控制算法可以间歇地增加输送到尖端的功率，从而基本上防止尖端附着到正在治疗的组织。根据本专利技术的又一方面，本专利技术的热外科器械可以具有用于根据固定的功率指数或重复执行的功率分布选择性地管理到达外科尖端的功率输送的一个或多个控制器。本专利技术的这些和其它方面在如下图和相关描述中所示和所述的热可调节外科器械中实现。【附图说明】参考编号附图显示和描述本专利技术的各实施例，其中:图1显示根据本专利技术的原理的热外科器械系统的透视图；图2显示当其温度增加时的热元件的阻抗的图形表示；图3显示当其温度增加时的热元件的驻波比的图形表示；图4显示本专利技术的热外科器械的方块图；图5显示本专利技术的一个热元件的近视、横截面图；图6A显示形成剖切环的热元件的侧视图；图6B显示形成切除环的热元件的侧视图；图7A显示根据本专利技术的原理的另一热外科器械系统的透视图；图7B显示具有布置在其上的热元件的钳的透视图；图7C显示具有布置在其上的热元件的手术刀的侧视图；图8显示级联PID控制器的方块图； 图9显示根据本专利技术的原理当使用级联PID控制器时的电流限制效应的一个示例的图形表不;图10显示根据本专利技术的原理的5级状态机的图示；图11显示根据本专利技术的原理间歇地增加输送到电外科器械的尖端的功率的一组开始/结束持续时间段的图形表示；图12显示流程图，示出本专利技术的功率分布控制算法；图13显示根据本专利技术的原理的热外科器械的状态管理的一个示例的图形表示；图14显示本专利技术的当尖端启动时的图9的图形表示的近视图；图15显示从负荷状态过渡回到空气状态的尖端的图9的图形表示的近视图；以及图16显示与组织效应相关的热谱。将认识到附图是示例性的并且不限制由附带的权利要求限定的本专利技术的范围。所示的实施例实现本专利技术的各方面和目的。应当认识到不可能在单幅图中清楚地显示本专利技术的每个要素和方面，并且因此呈现多幅图以更清楚地独立示出本专利技术的各种细节。类似地，不需要每个实施例实现本专利技术的所有优点。【具体实施方式】现在将参考其中带有的附图标记来论述本专利技术和附图从而使本领域的技术人员能够实施本专利技术。附图和描述是本专利技术的各方面的示例并且不旨在缩窄附带的权利要求的范围。当在本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外科器械，其包括：主体；热元件，所述热元件布置在所述主体上并且配置成接收振荡电能；以及信息存储装置，用于存储关于所述热元件的配置参数的信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.06 US 61/567,603;2012.07.10 US 61/669,6711.一种外科器械，其包括: 主体； 热元件，所述热元件布置在所述主体上并且配置成接收振荡电能；以及 信息存储装置，用于存储关于所述热元件的配置参数的信息。2.根据权利要求1所述的外科器械，其中所述热元件包括导体，所述导体具有覆盖所述导体的至少一部分的铁磁材料，并且其中，当加热时，所述铁磁材料在空气和液体之间可移动而不导致所述铁磁材料的碎裂。3.根据权利要求1所述的外科器械，其中所述信息存储装置布置成与配置成输送振荡电能的电源通信，使得关于所述热元件的配置参数的信息能够被访问并且用于控制振荡电能到所述热元件的输送。4.根据权利要求3所述的外科器械，其中所述信息存储装置是EEPROM。5.根据权利要求3所述的外科器械，其中所述热元件耦接到所述电源，并且其中，所述电源配置成根据存储在所述信息存储装置中的配置参数将振荡电能输送到所述热元件。6.根据权利要求2所述的外科器械，其中所述主体是机头。7.根据权利要求6所述的外科器械，其中所述机头配置成可拆卸地接收所述热元件。8.根据权利要求2所述的外科器械，其中所述主体是具有布置在其上的热元件的切割和闭合器械。9.根据权利要求1所述的外科器械，其中所述热元件包括固体铁磁加热元件。10.根据权利要求1所述的外科器械，其中所述元件包括布置在绝缘导体上的铁磁套筒。11.一种热外科器械系统，其包括: 主体；和 热元件，所述热元件布置在所述主体上并且配置成接收振荡电能且响应振荡电能的接收进行加热，所述热元件具有响应所述热元件的温度的变化而变化的阻抗；以及 布置成与所述热有源元件通信的电路，所述电路配置成感测所述热有源元件的阻抗的变化并且生成信号以调节由所述热有源元件接收的振荡电能。12.根据权利要求11所述的热外科器械，其还包括微控制器，用于在大致连续的基础上接收来自所述电路的信号。13.根据权利要求12所述的外科器械，其还包括具有功率控制算法的功率控制系统，所述功率控制系统配置成响应所述信号一致地将期望功率提供给所述热有源元件。14.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·丹尼斯，K·曼纳宁，P·埃格尔斯，P·曼纳宁，
申请(专利权)人：领域外科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US