基于操作参数的改变率控制外科系统的方法及控制系统技术方案

一种外科系统，该外科系统能检测堵塞开始或其他外科事件以及何时堵塞解除。为帮助避免冲头过热，本发明专利技术的系统使用冲洗流率，预测眼睛的温度，以及如果预测到过热情形，自动地降低超声机头的电力。代替地或者另外，本发明专利技术的系统监视由机头耗费的电力，其表示冲头上的切割负载，以及本发明专利技术的系统自动地调整冲头的电力或冲程以便补偿冲头上增加的负载。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及眼科手术领域，以及更具体地说，涉及基于晶状体乳化系统的操作参数的改变率控制晶状体乳化系统的外科参数的方法。
技术介绍
人眼用来通过称为角膜的清澈外部分透射光，以及通过晶状体，将图像聚焦在视网膜上，提供视力。聚焦图像的质量取决于许多因素，包括眼睛的大小和形状，以及角膜和晶状体的透明度。当年龄或疾病导致晶状体变得不太透明时，由于能透射到视网膜的光减少，导致视力降低。这种缺陷医学上称为白内障。用于白内障的可接受的治疗是手术去除白内障以及用人造眼晶状体(IOL)代替该晶状体。在美国，使用称为晶状体乳化法的外科技术，去除大多数白内障晶状体。在该过程期间，将薄的切割冲头插入患病的晶状体中并超声波振动。振动切割冲头液化或乳化晶状体以便使晶状体吸出眼睛。患病的晶状体一旦移出，由IOL替代。适合于眼科过程的典型的超声波外科设备包括超声波驱动的机头、附加的切割冲头、冲洗套管以及电控台。机头组件通过电缆或连接器以及柔性管连接到控制台。外科医生通过按压踏板请求达在控制台上设定的电力的最大量的电力，在任何指定时间控制输送到机头的切割冲头并施加在组织上的超声电量。柔性管通过机头组件输送冲洗流体并从眼睛汲取抽吸流体。机头的操作部是连接到压电晶体组的中央定位的、空的谐振棒或操作杆。晶体受操作台控制并在晶状体乳化期间，输送驱动操作杆和所附切割冲头的超声振动。通过柔性固定件，在机头的空体或外壳内悬挂晶体/操作杆组件。机头体端接在本体的远端处的缩小直径部或锥头中。外部拧上锥头以便容纳冲洗套管。同样地，在其远端内部地拧上操作杆膛以便容纳切割冲头的外部螺纹。冲洗套管还具有拧在锥头的外螺纹上的内螺纹膛。调整切割冲头以便冲头仅凸出冲洗套管的开口端预定量。在使用中，切割冲头和冲洗套管的末端插入到角膜、巩膜或其他位置中的预定宽度的小切口中。通过晶体驱动的超声操作杆，在冲洗套管内，沿其纵向轴超声振动一种已知的切割冲头，从而就地乳化所选组织。切割冲头的空膛与操作杆中的膛连通，操作杆中的膛又与从机头到操作台的抽吸管道连通。其他适当的切割冲头包括产生纵向和扭转振荡的压电元件。这种切割冲头的一个例子在美国专利号6,402,769(Boukhny)中描述过，其内容在此引入以供参考。操作台中的降低的压力或真空源通过切割冲头的开口端、切割冲头和操作杆膛以及抽吸管道，将乳化组织从眼睛汲取或抽吸到收集设备中。通过冲洗套管的内表面和切割冲头间的小的环形隙，注入手术位置中的盐溶液或其他冲洗剂，帮助抽吸乳化组织。一种已知的外科技术是尽可以少地使切口进入眼睛的前房以便降低诱发散光的风险。这些小的切口导致将冲洗套管紧紧地挤压在振动冲头上的非常绷紧的伤口。冲洗套管和振动冲头间的摩擦产生热。通过流入冲头内的抽吸流体的冷却效果，降低冲头过热和烧伤组织的风险。当冲头由于乳化组织变得阻塞或堵塞时，会降低或消除抽吸流，使冲头加热，从而降低冷却以及导致温度增加，这可能会烧伤切口处的组织。另外，在阻塞期间，更大真空能在抽吸管中建立以致当切口最终破裂时，能从眼睛快速地抽吸更多流体，可能导致眼球塌陷或眼睛的其他损坏。已知设备已经使用检测抽吸真空的大的增加，以及基于特定预定真空级检测堵塞的传感器。基于该检测的堵塞，可以降低机头的电力和/或能增加冲洗或抽吸流。见美国专利序号5,591,127，5,700,240和5,766,146(Barwick，Jr.等人)，其全部内容在此引入以供参考。然而，这些设备使用固定的抽吸真空级来触发系统响应。该固定级是基于被选真空上限的固定百分比的阈值。然而，由于它们直到达到预定真空级时才响应，限制这些系统的使用和效率。Boukhny等人的U.S.专利6,179,808描述了当温度超出基于测量或估计冲洗流计算的预定极限时降低信号振幅和/或占空比的系统，其全部内容在此引入以供参考。由于实际上，在不同堵塞阶段期间，真空级在短的时间周期中会改变，由此能改进已知堵塞检测系统。将该预定真空极限设置太低导致系统过早改变其操作参数，以及在消除堵塞后，保持那些参数。将极限设置太高会导致系统将其设定值改变成太接近堵塞的实际具体值，以及在清除堵塞前，将其设定值改变回额定值。另外，当堵塞切割冲头时，最大化切割效率，因此当检测到堵塞状况时增加电力最大化切割效率，但增加使冲头周围的组织过热的风险。另外，在整个手术中，有时冲头压向晶状体以便乳化晶状体组织，有时冲头不与晶状体接触。然而，超声能量仍然存在直到外科医生释放踏板为止，即使在当抽吸晶状体物质时的时间期间，外科医生使冲头拉离晶状体，或晶状体移离冲头时也是这样。手术效率降低，以及浪费的能量会导致冲头的不必要加热，这可能增加不期望地烧伤切口处的组织的可能性。因此，仍然需要存在一种堵塞检测系统，能更精确地检测外科抽吸系统中堵塞的出现和清除。能由控制系统使用该信息来相应地调整电力，例如在堵塞期间增加电力以便改进超声冲头的切割效率和/或当相对温度达到预定阈值时，降低电力以便防止过分加热。通过增加检测冲头何时不再与晶状体物质结构以及自动地调整电力的负载检测系统，能进一步增加切割效率。
技术实现思路
根据一个实施例，控制包括超声机头的外科系统的方法包括确定外科系统的第一操作参数的变化率，基于变化率确定堵塞阶段，然后，基于堵塞阶段调整输送到超声机头的切割冲头的电量。在另一实施例中，控制具有超声机头的外科系统的方法包括检测图形抽吸真空和冲洗压力数据。确定抽吸真空和冲洗压力的变化率，以及基于该变化率的确定来确定堵塞阶段。然后基于所确定的堵塞阶段，调整输送到超声机头的切割冲头的电量。在该方法中，通过正在增加的真空压力和正在增加的冲洗压力，识别堵塞开始，通过正在增加的抽吸真空和基本上恒定的冲洗压力，识别堵塞前期状况，通过基本上恒定的抽吸真空和基本上恒定的冲洗压力，识别完全堵塞，通过正在减小的抽吸真空和正在减小的冲洗压力，识别完全堵塞的解除，以及通过抽吸真空的减小率的减慢以及冲洗压力的减少率的减慢，识别从堵塞解除恢复。在另一实施例中，为一种控制外科系统的方法，该方法包括检测抽吸真空和冲洗压力的数据的图；确定抽吸真空和冲洗压力的变化率，以及基于变化率的确定来确定堵塞阶段。通过正在增加的抽吸真空和冲洗压力，识别堵塞开始。通过正在增加的抽吸真空和基本上恒定的冲洗压力，识别堵塞前期状况。通过基本上恒定的抽吸真空和基本上恒定的冲洗压力，识别完全堵塞。通过正在减小的抽吸真空和正在减小的冲洗压力，识别完全堵塞解除，以及通过抽吸真空的减小率的减慢以及冲洗压力的减小率的减慢，识别从解除恢复。该方法还包括基于所确定的堵塞阶段，调整输送到超声机头的切割冲头的电量。在各个实施例中，使用预定图和操作参考数据间的关联，能检测数据图。通过调整超声机头的占空比或调整超声机头的振幅或冲程，能调整输送到超声机头的电力。附图说明现在参考附图，其中，相同的参考标记贯穿整个附图表示相应的部件，其中图是可以由各个实施例使用的示例性外科系统的立体图；图2是表示外科系统的部件的框图；图3A-B示例说明由各个实施例使用的示例性超声机头；图4是示例说明基于图和一个或多个操作参数的变化率，调整输送到机头的电力的方法的一个实施例的流程图；图5示例说明能由本专利技术的实施例使用的堵塞阶段；图6示例说明在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制外科系统的方法，所述外科系统具有超声机头，所述超声机头具有切割冲头，所述方法包括步骤：确定所述外科系统的第一操作参数的变化率；基于该变化率，确定堵塞阶段；以及基于所确定的堵塞阶段，调整输送到所述超声机头的切割冲头的电量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：米哈伊尔伯克尼，拉斐尔乔丹，迈克尔莫甘，安亚德洛斯基，
申请(专利权)人：爱尔康公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]