用于相位预测的阻抗损耗模型校准和补偿的系统和方法技术方案

本发明专利技术的系统和方法校准与没有外部电缆或具有带有固定或已知电抗的外部电缆的电外科系统相关联的阻抗损耗模型参数，并通过使用已经校准的阻抗损耗模型参数来补偿与电外科设备的传输线路相关联的阻抗损耗，获取组织部位的准确的电气测量值。计算机系统存储一系列不同的测试负载的电压和电流传感器数据，计算每一个测试负载的传感的阻抗值。然后，计算机系统使用每一相应的负载阻抗值，来预测每一负载的相位值。计算机系统基于电压和电流传感器数据、预测的相位值、以及测试负载的阻抗值来反向计算包括源阻抗参数和漏阻抗参数的阻抗损耗模型参数。在操作过程中，电外科设备传感电压和电流，基于传感的电压和电流来预测相位值，并基于传感的电压和电流、预测的相位值、源阻抗参数，以及漏阻抗参数，来计算组织部位处的度量值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及电外科学。更具体来说，本专利技术涉及用于补偿损耗以获取无绳或固定电抗的有线电外科系统中的准确的电气测量值的系统和方法。
技术介绍
电外科手术涉及施加高频电流以在外科手术过程中切割或改变生物组织。电外科手术是使用电外科生成器、有源电极，以及返回电极来执行的。电外科生成器(也简称为电源或波形发生器)生成通过有源电极施加于病人的组织并通过返回电极返回到电外科生成器的交流电(AC)。交流电电流通常具有高于100千赫的频率以避免肌肉和/或神经刺激。在执行电外科手术过程中，由电外科生成器所生成的交流电电流通过位于有源电极和返回电极之间的组织来传导。组织的阻抗将与交流电电流相关联的电能(也简称为电外科能量)转换为热量，该热量使组织温度上升。电外科生成器通过控制提供给组织的电能(即，单位时间的电能)来控制组织的发热。虽然有许多其他可变因素影响组织的总的发热，但是，增大的电流密度通常导致发热增多。电外科能量通常用于切割、分割、烧蚀、凝结和/或密封组织。电外科生成器包括控制在某个时间段内施加于组织的功率的控制器。施加于组织的功率是基于功率测量值和由用户设置的功率级别或实现期望的组织效果所期望的功率级别来控制的。功率测量值是通过测量由电外科生成器的RF输出级所生成的RF信号的电压和电流并基于测量到的电压和电流来计算功率而获得的。然而，由电外科生成器的传感器测量到的电压和电流可能由于将电外科生成器的RF输出级连接到电外科仪器的电极的传输线路中的RF阻抗损耗而与施加于组织的实际电压和电流不相同。结 果，功率计算可能不准确，并可能导致对施加于组织的电外科能量的不适当的控制。RF阻抗损耗对功率和阻抗计算的影响可以通过更准确地采样电压和电流之间的相位来降低。然而，此方法要求较大的计算复杂性以及更昂贵的高速硬件。
技术实现思路
本专利技术的系统和方法基于预测的相位值来准确地确定施加于组织的实际功率和/或组织部位处的实际阻抗。所公开的用于预测相位值的方法简单，要求低计算复杂性，并可以使用常用的微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)或数字信号处理器(DSP)来实现。—方面,本专利技术公开了确定与电外科系统内的传输线路相关联的阻抗损耗模型参数的方法的特征。根据此方法，传感施加于耦接到电外科系统的输出端的负载的电压和电流，以获取传感的电压和传感的电流，基于传感的电压和传感的电流，计算传感的阻抗值，基于传感的阻抗值预测相位值，以获取预测的相位值，以及基于预测的相位值、传感的电压、传感的电流以及期望的负载阻抗值，计算阻抗损耗模型参数。阻抗损耗模型参数可以是源阻抗参数，可以通过反向计算源阻抗参数来计算源阻抗参数。阻抗损耗模型参数可以是漏阻抗参数，可以通过反向计算漏阻抗参数来计算漏阻抗参数。阻抗损耗模型参数可以通过下列操作来计算:(I)基于预测的相位值将传感的电压转换为峰值电压值，(2)基于预测的相位值将传感的电流转换为峰值电流值，以及，(3)基于峰值电压值、峰值电流值以及期望的负载阻抗值，反向计算阻抗损耗模型参数。在另一方面，本专利技术公开了确定与电外科设备相关联的阻抗损耗模型参数的方法的特征。根据此方法，传感施加于分开地耦接到电外科设备的输出端的多个负载中的每一个的电压和电流，以获取多个传感的电压和多个传感的电流。接下来，基于多个传感的电压以及多个传感的电流，计算多个传感的阻抗值。接下来，基于多个传感的阻抗值预测多个相位值。接下来，基于多个相位值的第一预测的相位值、多个传感的电压的第一传感的电压、多个传感的电流的第一传感的电流以及对应于多个负载的第一负载的第一预定负载阻抗值，计算源阻抗参数。类似地，基于多个相位值的第二预测的相位值、多个传感的电压的第二传感的电压、多个传感的电流的第二传感的电流以及对应于多个负载的第二负载的第二预定负载阻抗值，计算漏阻抗参数。可以基于多个传 感的阻抗值的多项式函数来预测多个相位值。多项式函数可以是三阶多项式函数。多个负载可以包括O欧姆和5000欧姆之间的负载。源阻抗参数可以通过下列操作来计算:(I)基于预测的第一相位值将第一传感的电压转换为第一峰值电压值；(2)基于预测的第一相位值将第一传感的电流转换为第一峰值电流值；(3)基于第一峰值电压值、第一峰值电流值以及先前的源阻抗参数，计算第一输出电压值；(4)基于第一输出电压值、第一峰值电流值以及先前的漏阻抗参数，计算第一输出电流值；以及(5)基于第一输出电流值、第一预定负载阻抗值、第一峰值电压值以及第一峰值电流值，反向计算源阻抗参数。源阻抗参数可以通过下列操作来反向计算:(I)通过将第一输出电流值乘以第一预定负载阻抗值，反向计算期望的输出电压值，(2)通过从第一峰值电压值减去期望的输出电压值，反向计算期望的源电压值，以及(3)通过将期望的源电压值除以第一峰值电流值，反向计算源阻抗参数。第一预定负载阻抗值可以小于第二预定负载阻抗值。确定与电外科设备相关联的阻抗损耗模型参数的方法还可以包括使用阻抗计来传感多个负载中的每一负载的阻抗，以获取多个预定负载阻抗值。多个预定负载阻抗值可以包括第一预定负载阻抗值以及第二预定负载阻抗值。漏阻抗参数可以通过下列操作来计算:(I)基于预测的第二相位值将第二传感的电压转换为第二峰值电压值；(2)基于预测的第二相位值将第二传感的电流转换为第二峰值电流值；(3)基于第二峰值电压值、第二峰值电流值以及先前的源阻抗参数，计算第二输出电压值；以及，(4)基于第二输出电压值、第二预定负载阻抗值以及第二峰值电流值，反向计算漏阻抗参数。先前的源阻抗参数和先前的漏阻抗参数可以被设置为第一迭代之前的初始值。漏阻抗参数可以通过下列操作来反向计算:(I)通过将第二输出电压值除以第二预定负载阻抗值，反向计算期望的输出电流值，(2)通过从第二峰值电流值减去期望的输出电流，反向计算期望的电流值，以及⑶通过将期望的电流值除以第二输出电压值，反向计算漏阻抗参数。漏阻抗参数还可以进一步通过下列操作来计算:(1)迭代计算第一输出电压值的步骤，(2)计算第一输出电流值，(3)反向计算源阻抗参数，(4)计算第二输出电压值，以及，(5)反向计算漏阻抗参数。在又一方面，本专利技术公开了用于校准电外科设备的测量电路的计算机系统的特征。计算机系统包括存储器、耦接到存储器的处理器，以及通信接口。存储器存储包括多个传感器电压值、多个传感器电流值、多个预测的相位值以及多个预定负载阻抗值的数据。处理器基于多个相位值的第一预测的相位值、多个传感的电压的第一传感的电压、多个传感的电流的第一传感的电流以及第一预定负载阻抗值，计算源阻抗参数。处理器还基于多个相位值的第二预测的相位值、多个传感的电压的第二传感的电压、多个传感的电流的第二传感的电流以及第二预定负载阻抗值，计算漏阻抗参数。通信接口可以将源阻抗参数和漏阻抗参数传输到电外科设备的测量电路。通信接口从电外科设备接收多个传感器电压值和多个传感器电流值，并可以将多个传感器电压值和多个传感器电流值存储在存储器中。处理器可以是第一处理器，源阻抗参数可以是第一源阻抗参数，漏阻抗参数可以是第一漏阻抗参数，计算机系统还可以包括第二处理器。第二处理器基于多个相位值的第一预测的相位值、多个传感的电压的第一传感的电压、多个传感的电流的第一传感的电流以及第一预定负载本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定与电外科系统内的传输线路相关联的阻抗损耗模型参数的方法，包括：传感施加于耦接到电外科系统的输出端的负载的电压和电流，以获取传感的电压和传感的电流；基于所述传感的电压和所述传感的电流，计算传感的阻抗值；基于所述传感的阻抗值预测相位值，以获取预测的相位值；以及基于所预测的相位值、所述传感的电压、所述传感的电流以及期望的负载阻抗值，计算所述阻抗损耗模型参数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D·W·赫克尔，
申请(专利权)人：科维蒂恩有限合伙公司，
类型：发明
国别省市：