智能超声刀技术的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种控制超声刀的温度的方法，该方法包括向超声换能器施加功率水平以在经由超声波导联接到换能器的超声刀处实现期望的温度；基于施加到换能器的电压V

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】智能超声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“APPLICATIONOFSMARTULTRASONICBLADETECHNOLOGY”的美国非临时专利申请序列号16/144,351的权益，该申请的公开内容全文以引用方式并入本文。本申请要求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的权益，这些申请中的每个申请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，因其独特的性能特性而用于外科规程的多种应用中。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结止血，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，刀尖端)以切割和密封组织。在一些情况下，器械可永久性地附连到手持件。在其它情况下，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发射到与端部执行器接触的组织，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规程，包括机器人辅助的规程。超声能量使用低于电外科规程中所用的温度来切割并凝结组织，并且可通过与手持件连通的超声发生器将超声能量发射到端部执行器。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，以形成粘性凝结物。刀表面施加在组织上的压力使血管塌缩并使该凝结物形成止血密封。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结。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阻抗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，发生器的驱动信号表现出非对称谐波失真，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规程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以包括可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通信的发生器发射至器械。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导致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，则双极技术可使用较低频率。通常，不使用高于5MHz的频率以最小化与高频泄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发射低频RF能量，这会引起离子振荡或摩擦，并实际上造成电阻性加热，从而升高组织的温度。由于可在受影响的组织与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联接，尤其是在使用较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为与超声器械一起使用，而另一个用户界面可被配置为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种方面，因此还设想了被配置为与超声和/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它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。其它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
在一个方面，控制超声刀的温度的方法可包括：向超声换能器施加功率水平以实现超声刀的期望温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制超声刀的温度的方法，所述方法包括：/n向超声换能器施加功率水平以实现超声刀的期望温度，其中所述超声换能器通过超声波导联接到所述超声刀；/n基于施加到所述超声换能器的电压V

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180308 US 62/640,417;20180308 US 62/640,415;20181.一种控制超声刀的温度的方法，所述方法包括：
向超声换能器施加功率水平以实现超声刀的期望温度，其中所述超声换能器通过超声波导联接到所述超声刀；
基于施加到所述超声换能器的电压Vg(t)信号和电流Ig(t)信号来推断所述超声刀的温度；
将所述超声刀的推断温度与预定温度进行比较；以及
基于所述比较来调节施加到所述超声换能器的所述功率水平。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括测量施加到所述超声换能器的所述电压Vg(t)信号和所述电流Ig(t)信号之间的相位角并且
其中基于施加到所述超声换能器的电压Vg(t)信号和电流Ig(t)信号来推断所述超声刀的温度包括：基于施加到所述超声换能器的所述电压Vg(t)信号和所述电流Ig(t)信号之间的所述相位角来推断所述超声刀的温度。


3.根据权利要求1所述的方法，还包括测量等于施加到所述超声换能器的所述电压Vg(t)信号与所述电流Ig(t)信号的比率的阻抗Zg(t)，并且
其中基于施加到所述超声换能器的电压Vg(t)信号和电流Ig(t)信号来推断所述超声刀的温度包括：基于等于施加到所述超声换能器的所述电压Vg(t)信号与所述电流Ig(t)信号的比率的所述阻抗Zg(t)来推断所述超声刀的温度。


4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
确定所述超声刀的温度是否低于期望的最低温度；以及
当所述超声刀的温度低于所述期望的最低温度时，提高施加到所述超声换能器的所述功率水平。


5.根据权利要求4所述的方法，还包括：
提高施加到所述超声换能器的所述功率水平，直到所述超声刀的温度提高到高于所述最低期望温度。


6.根据权利要求4所述的方法，其中，确定所述超声刀的温度是否低于期望的最低温度包括：确定所述超声刀的温度是否低于对应于用于密封组织的最佳温度的温度。


7.根据权利要求4所述的方法，其中，确定所述超声刀的温度是否低于期望的最低温度包括：确定所述超声刀的温度是否低于对应于用于横切组织的最佳温度的温度。


8.一种超声外科器械，包括：
超声机电系统，所述超声机电系统包括经由超声波导联接到超声刀的超声换能器；以及
发生器，所述发生器被配置为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为：
向超声换能器施加功率水平以在超声刀处实现期望的温度，其中所述超声换能器通过超声波导联接到所述超声刀；
基于施加到所述超声换能器的电压Vg(t)信号和电流Ig(t)信号来推断所述超声刀的温度；
将所述超声刀的推断温度与预定温度进行比较；以及
基于所述比较来调节施加到所述超声换能器的所述功率水平。


9.根据权利要求8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为：
测量施加到所述超声换能器的所述电压Vg(t)信号和所述电流Ig(t)信号之间的相位角以及
基于施加到所述超声换能器的所述电压Vg(t)信号和所述电流Ig(t)信号之间的所述相位角来推断所述超声刀的温度。


10.根据权利要求8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为：
测量等于施加到所述超声换能器的所述电压Vg(t)信号与所述电流Ig(t)信号的比率的阻抗Zg(t)...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·S·索奈伊，S·M·勒尤克，B·D·布莱克，E·M·罗伯逊，
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