智能刀技术的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种超声装置，该超声装置可包括具有谐振频率的机电超声系统，该系统包括联接到超声刀的换能器。驱动该刀的方法可包括确定接触该刀的组织类型、设定递送到该换能器的电流以达到期望的刀温度、以及设定向组织施加期望温度的期望时间段。该组织类型可通过以下方式来确定：测量换能器的阻抗，将阻抗测量数据点与参考数据点进行比较，以及基于比较结果对阻抗测量数据点进行分类。另选地，该组织类型可通过以下方式来确定：将驱动信号施加到该换能器，扫描驱动信号的从超声系统的谐振以下到谐振以上的频率，测量并记录阻抗/导纳变量，以及将所测量的变量与参考变量进行比较。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】智能刀技术的应用相关申请的交叉引用本申请要求2018年9月27日提交的标题为“APPLICATIONOFSMARTBLADETECHNOLOGY”的美国非临时专利申请序列号16/144,397的权益，该非临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。本专利申请按照美国法典第35卷第119条(e)款的规定要求2018年3月8日提交的标题为“TEMPERATURECONTROLINULTRASONICDEVICEANDCONTROLSYSTEMTHEREFOR”的美国临时专利申请序列号62/640,417和2018年3月8日提交的标题为“ESTIMATINGSTATEOFULTRASONICENDEFFECTORANDCONTROLSYSTEMTHEREFOR”的美国临时专利申请序列号62/640,415的优先权的权益，这些临时专利申请中的每个的公开内容全文以引用方式并入本文。
技术介绍
在外科环境中，智能能量装置可需要在智能能量架构环境中。超声外科装置诸如超声手术刀，因其独特的性能特征而用于外科手术的多种应用中。根据具体的装置配置和操作参数，超声外科装置可大体上同时提供组织的横切和通过凝固止血，从而有利地使患者创伤最小化。超声外科装置可包括包含超声换能器的手持件，以及联接到超声换能器的器械，该超声换能器具有安装在远侧的端部执行器(例如，刀末端)以切割并密封组织。在一些情况下，器械可永久性地附连到手持件。在其他情况下，器械可为可从手持件拆卸的，如在一次性器械或可互换器械的情况下。端部执行器将超声能量传输到与端部执行器进行接触的组织，以实现切割和密封动作。具有该性质的超声外科装置可被配置用于开放性外科用途、腹腔镜式或内窥镜式外科手术，包括机器人辅助的手术。超声能量使用低于电外科手术中所用的温度来切割并凝固组织，并且可通过与手持件连通的超声发生器将超声能量传输到端部执行器。在以高频振动(例如，每秒55,500个循环)的情况下，超声刀使组织中的蛋白变性，以形成粘性凝固物。刀表面施加在组织上的压力使血管塌缩并使该凝固物形成止血密封。外科医生可通过由端部执行器施加到组织的力、施加该力的时间以及端部执行器的选定偏移水平来控制切割速度和凝固。超声换能器可被建模成等效电路，该等效电路包括具有静态电容的第一支路和具有串联连接的电感、电阻和电容的第二“动态”支路，该电感、电阻和电容限定谐振器的机电特性。已知的超声发生器可包括调谐电感器，该调谐电感器用于解谐处于谐振频率的静态电容，使得大体上发生器的驱动信号电流中的全部均流入动态支路中。因此，通过使用调谐电感器，发生器的驱动信号电流表示动态支路电流，并且因此发生器能够控制其驱动信号以保持超声换能器的谐振频率。调谐电感器还可变换超声换能器的相位阻抗曲线图以改善发生器的频率锁定能力。然而，调谐电感器必须与超声换能器在操作谐振频率下的特定静态电容匹配。换句话讲，具有不同静态电容的不同超声换能器需要不同的调谐电感器。另外，在一些超声发生器架构中，发生器的驱动信号呈现非对称谐波失真，这使阻抗量值和相位测量复杂化。例如，阻抗相位测量的准确性可由于电流和电压信号中的谐波失真而减小。此外，噪声环境中的电磁干扰会降低发生器保持对超声换能器的谐振频率的锁定的能力，从而增加无效控制算法输入的可能性。用于将电能施加到组织以治疗和/或破坏组织的电外科装置也在外科手术中得到日益广泛的应用。电外科装置包括手持件和具有远侧安装的端部执行器(例如，一个或多个电极)的器械。该端部执行器可抵靠组织定位，使得电流被引入组织中。电外科装置可被配置用于双极或单极操作。在双极操作期间，电流分别通过端部执行器的有源电极和返回电极被引入到组织中并从组织返回。在单极操作期间，电流通过端部执行器的有源电极被引入组织中并且通过单独定位在患者身体上的返回电极(例如，接地垫)返回。流过组织的电流所产生的热可在组织内和/或在组织之间形成止血密封，并因此可尤其适用于例如密封血管。电外科装置的端部执行器还可包括能够相对于组织运动的切割构件以及用于横切组织的电极。由电外科装置施加的电能可通过与手持件连通的发生器传输至器械。电能可为射频(RF)能量的形式。RF能量是可在300kHz至1MHz的频率范围内的电能形式，如EN60601-2-2:2009+A11:2011，定义201.3.218-高频中所述。例如，单极RF应用中的频率通常被限制为小于5MHz。然而，在双极RF应用中，频率几乎可为任何值。单极应用通常使用高于200kHz的频率，以便避免由于使用低频电流而产生不希望的对神经和肌肉的刺激。如果风险分析显示神经肌肉刺激的可能性已减轻至可接受的水平，则双极技术可使用更低频率。通常，不使用高于5MHz的频率以最小化与高频渗漏电流相关联的问题。通常认为，10mA是组织热效应的下限阈值。在其操作期间，电外科装置可穿过组织传输低频RF能量，这会引起离子振动或摩擦，并实际上引起电阻性加热，从而升高组织的温度。由于可在受影响的组织和周围组织之间形成尖锐边界，因此外科医生能够以高精确度水平进行操作，并在不损伤相邻的非目标组织的情况下进行控制。RF能量的低操作温度可适用于在密封血管的同时移除软组织、收缩软组织、或对软组织塑型。RF能量可尤其良好地适用于结缔组织，该结缔组织主要由胶原构成，并在接触热时收缩。由于其独特的驱动信号、感测和反馈需求，超声和电外科装置通常需要不同的发生器。另外，在其中器械为一次性的或可与手持件互换的情形中，超声和电外科发生器识别所用特定器械配置以及相应地优化控制和诊断过程的能力受限。此外，发生器的非隔离电路和患者隔离电路之间的电容耦合，尤其是在使用更高电压和频率的情况下，可导致患者暴露于不可接受的泄漏电流水平。此外，由于其独特的驱动信号、感测和反馈需要，超声和电外科装置通常需要用于不同发生器的不同用户界面。在此类常规超声和电外科装置中，一个用户界面被配置用于与超声器械一起使用，而另一个用户界面可被配置用于与电外科器械一起使用。此类用户界面包括手和/或脚激活的用户界面，诸如手激活交换器和/或脚激活交换器。由于在随后的公开中设想了与超声外科器械和电外科器械一起使用的组合发生器的各个方面，因此还设想了被配置成能够与超声和/或电外科器械发生器一起操作的附加用户界面。在后续公开中设想用于向用户或其他机器提供反馈的附加用户界面，以提供指示超声和/或电外科器械的操作模式或状态的反馈。提供用于操作超声和/或电外科器械的组合的用户和/或机器反馈将需要向用户提供感觉反馈以及向机器提供电/机械/机电反馈。在后续公开中设想并入用于组合超声和/或电外科器械的视觉反馈装置(例如，LCD显示屏、LED指示器)、音频反馈装置(例如，扬声器、蜂鸣器)或触觉反馈装置(例如，触觉致动器)的反馈装置。其他电外科器械包括但不限于不可逆和/或可逆电穿孔、和/或微波技术等等。因此，本文所公开的技术可适用于超声、双极或单极RF(电外科)、不可逆和/或可逆电穿孔、和/或基于微波的外科器械等等。
技术实现思路
超声装置的一个方面可包括由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种驱动超声装置的超声刀的方法，所述超声装置包括由预定谐振频率限定的机电超声系统，所述机电超声系统包括联接到超声刀的超声换能器，所述方法包括：/n由处理器或控制电路确定与所述超声刀接触的组织类型；/n由所述处理器或所述控制电路设定递送到超声换能器的电流以使所述超声刀达到期望温度；以及/n由所述处理器或所述控制电路设定向所述组织施加所述期望温度的期望时间段。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180308 US 62/640,415;20180308 US 62/640,417;20181.一种驱动超声装置的超声刀的方法，所述超声装置包括由预定谐振频率限定的机电超声系统，所述机电超声系统包括联接到超声刀的超声换能器，所述方法包括：
由处理器或控制电路确定与所述超声刀接触的组织类型；
由所述处理器或所述控制电路设定递送到超声换能器的电流以使所述超声刀达到期望温度；以及
由所述处理器或所述控制电路设定向所述组织施加所述期望温度的期望时间段。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括由所述处理器或所述控制电路基于所述组织类型来调节所述期望时间段。


3.根据权利要求1所述的方法，还包括由所述处理器或所述控制电路基于所述组织类型来调节所述超声刀的所述期望温度。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定组织类型包括：
由所述处理器或所述控制电路测量所述超声换能器的复阻抗，其中所述复阻抗被定义为
由所述处理器或所述控制电路接收复阻抗测量数据点；
由所述处理器或所述控制电路将所述复阻抗测量数据点与参考复阻抗特征图案中的数据点进行比较；
由所述处理器或所述控制电路基于比较分析的结果对所述复阻抗测量数据点进行分类；以及
由所述处理器或所述控制电路基于比较分析的结果分配所述端部执行器的状态或状况。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定组织类型包括：
由驱动电路将驱动信号施加到所述超声换能器，其中所述驱动信号是由幅值和频率限定的周期性信号；
由处理器或控制电路扫描所述驱动信号的从所述机电超声系统的谐振以下到谐振以上的所述频率；
由所述处理器或所述控制电路测量并记录阻抗/导纳圆变量Re、Ge、Xe和Be；
由所述处理器或所述控制电路将所测量的阻抗/导纳圆变量Re、Ge、Xe和Be与参考阻抗/导纳圆变量Rref、Gref、Xref和Bref进行比较；以及
由所述处理器或所述控制电路基于比较分析的结果来确定所述端部执行器的状态或状况。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述处理器或所述控制电路设定递送到超声换能器的电流以使所述超声刀达到期望温度包括：由所述处理器或所述控制电路设定递送到所述超声换能器的电流以达到适于实现组织密封但不实现组织横切的温度。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述处理器或所述控制电路设定递送到超声换能器的电流以使所述超声刀达到期望温度包括：由所述处理器或所述控制电路设定递送到所述超声换能器的电流以达到适于实现组织横切的温度。


8.根据权利要求7所述的方法，其中，由所述处理器或所述控制电路设定递送到所述超声换能器的电流以达到适于实现组织横切的温度包括：由所述处理器或所述控制电路设定递送到所述超声换能器的电流以达到低于夹持臂垫的熔点的温度。


9.一种超声外科器械，包括：
超声机电系统，所述超声机电系统包括超声换能器，所述超声换能器经由超声波导联接到超声刀；以及
发生器，所述发生器被配置成能够向所述超声换能器供应功率，其中所述发生器包括控制电路，所述控制电路被配置成能够：
确定与所述超声刀接触的组织类型；
设定递送到超声换能器的电流以使所述超声刀达到期望温度；并且
由所述处理器或所述控制电路设定向所述组织施加所述期望温度的期望时间段。


10.根据权利要求9所述的超声外科器械，其中，所述发生器包括控制电路，所述控制电路还被配置成能够基于所述组织类型来调节所述期望时间段。


11.根据权利要求9所述的超声外科器械，其中，所述发生器包括控制电路，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·S·索奈伊，E·M·罗伯逊，S·M·勒尤克，B·D·布莱克，
申请(专利权)人：爱惜康有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US