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具有基于组织类型的用户自适应技术的外科系统

阅读:54发布:2021-12-13

专利汇可以提供具有基于组织类型的用户自适应技术的外科系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本文所提供的各种形式涉及用于组织 凝固 和解剖的系统和方法。外科器械包括被构造成能够在外科器械的远侧端部处密封和解剖组织的端部执行器,以及被构造成能够将 能量 递送到所述端部执行器的发生器 电路 。 力 传感器 与所述端部执行器通信,并且被构造成能够测量由所述端部执行器施加到组织的力。被递送到所述端部执行器的能量基于确定与所述端部执行器相互作用的组织的类型为动态的。组织类型基于组织 摩擦系数 来确定,组织摩擦系数基于由所述端部执行器施加到组织的所测量的力、所述端部执行器的所述超声运动以及由所述端部执行器产生的热量的速率来计算。,下面是具有基于组织类型的用户自适应技术的外科系统专利的具体信息内容。

1.一种用于凝固和解剖组织的外科器械,所述外科器械包括:
处理器;
端部执行器,所述端部执行器位于所述外科器械的远侧端部处,所述端部执行器被构造成能够与组织相互作用,所述端部执行器包括:
夹持臂;
超声刀;
传感器,所述力传感器与所述处理器通信,并且被构造成能够测量施加到位于所述夹持臂与所述超声刀之间的组织的力;和
温度传感器,所述温度传感器与所述处理器通信;
声换能器,所述超声换能器声学地联接到所述超声刀,并且被构造成能够接收来自发生器的驱动信号,以引起所述超声刀的超声运动并且向所述超声刀递送能量
其中所述处理器被构造成能够:
基于组织摩擦系数来确定与所述端部执行器相互作用的组织的类型,其中基于由所述端部执行器施加到组织的所述力、所述超声刀的所述超声运动以及由所述端部执行器产生的热量的速率来确定所述组织摩擦系数;以及
基于与所述端部执行器相互作用的组织的类型,动态地控制递送到所述超声换能器的所述驱动信号。
2.根据权利要求1所述的外科器械,其中所述组织摩擦系数基于以下表达式来确定:
其中 是产热速率,v是所述超声刀的所述超声运动的速度,并且N是由所述端部执行器施加到组织的力。
3.根据权利要求1所述的外科器械,其中所述力传感器包括联接到所述端部执行器的应变仪。
4.根据权利要求3所述的外科器械,其中力测量值从所述应变仪被传送到所述处理器。
5.根据权利要求1所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够:
将递送到所述端部执行器的所测量的力和功率的两个数据点存储在缓冲器中;
基于所述两个数据点来确定所述功率对力的斜率值;
确定所述斜率值相对于拟合回归线的统计量度R2;以及
基于所述斜率值确定所述组织摩擦系数。
6.根据权利要求5所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够:
将R2与阈值进行比较;以及
选择与大于或等于所述阈值的R2值相关联的斜率值来确定所述组织摩擦系数。
7.根据权利要求1所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够基于所述组织摩擦系数来控制递送到所述超声换能器的所述驱动信号的功率。
8.根据权利要求1所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够:
将所述组织摩擦系数与存储在组织信息数据库中的多个组织摩擦系数进行比较;
基于所述组织摩擦系数来确定组织的类型;以及
基于所述组织摩擦系数将所述驱动信号递送到所述超声换能器。
9.根据权利要求1所述的外科器械,还包括发生器,所述发生器被构造成能够将所述驱动信号递送到所述超声换能器。
10.一种发生器,所述发生器用于将能量递送到用于凝固和解剖组织的外科器械,所述外科器械包括位于所述外科器械的远侧端部的端部执行器以及超声换能器,所述端部执行器被构造成能够与组织相互作用,所述端部执行器包括夹持臂、超声刀、与所述处理器通信并且被构造成能够测量施加到位于所述夹持臂与所述超声刀之间的组织的力的力传感器,以及与处理器通信的温度传感器,所述超声换能器声学地联接到所述超声刀并且被构造成能够接收来自所述发生器的驱动信号,以引起所述超声刀的超声运动并且将能量递送到所述超声刀,所述发生器包括:
驱动电路,所述驱动电路被构造成能够将驱动信号递送到超声换能器;和处理器,所述处理器被构造成能够基于与所述端部执行器相互作用的组织的类型来控制由所述驱动电路递送到所述超声换能器的能量;
其中所述处理器被构造成能够:
接收对于由所述端部执行器施加到组织的力、所述超声刀的超声运动以及由所述端部执行器产生的热量的速率所进行的测量;
基于组织摩擦系数来确定与所述端部执行器相互作用的组织的类型,其中基于由所述端部执行器施加到组织的所述力、所述超声刀的所述超声运动以及由所述端部执行器产生的热量的速率来确定所述组织摩擦系数;以及
基于与所述端部执行器相互作用的组织的类型,动态地控制递送到所述超声换能器的所述驱动信号。
11.根据权利要求10所述的发生器,其中所述组织摩擦系数基于以下表达式来确定:
其中 是产热速率,v是所述超声刀的所述超声运动的速度,并且N是由所述端部执行器施加到组织的力。
12.根据权利要求10所述的发生器,其中所述处理器被构造成能够:
将递送到所述超声换能器的所测量的力和功率的两个数据点存储在缓冲器中;
基于所述两个数据点来确定所述功率对力的斜率值;
2
确定所述斜率值相对于拟合回归线的统计量度R;以及
基于所述斜率值确定所述组织摩擦系数。
13.根据权利要求12所述的发生器,其中所述处理器被构造成能够:
将R2与阈值进行比较;以及
选择与大于或等于所述阈值的R2值相关联的斜率值来确定所述组织摩擦系数。
14.根据权利要求10所述的发生器,其中所述处理器被构造成能够基于所述组织摩擦系数来控制递送到所述超声换能器的所述驱动信号的功率。
15.根据权利要求10所述的发生器,其中所述处理器被构造成能够:
将所述组织摩擦系数与存储在组织信息数据库中的多个组织摩擦系数进行比较;
基于所述组织摩擦系数确定组织类型;以及
基于所述组织摩擦系数将所述驱动信号递送到所述端部执行器。
16.一种凝固和解剖组织的方法,所述方法包括:
通过力传感器测量由设置在外科器械的远侧端部上的端部执行器施加到组织的力,所述端部执行器被构造成能够与组织相互作用,所述端部执行器包括夹持臂、声学地联接到超声换能器的超声刀、与处理器通信并且被构造成能够测量施加到位于所述夹持臂与所述超声刀之间的组织的力的力传感器,以及温度传感器;
由所述处理器基于由所述端部执行器施加到组织的所测量的力、由从发生器递送到所述端部执行器的能量引起的所述端部执行器的超声运动、以及由所述端部执行器产生的热量的速率来确定组织摩擦系数;
由所述处理器基于所述组织摩擦系数来确定与所述端部执行器相互作用的组织的类型;以及
通过驱动电路向所述超声换能器递送驱动信号,以基于所确定的组织类型使所述超声刀与组织相互作用。
17.根据权利要求16所述的方法,其中测量所述力包括:
通过所述力传感器测量递送到所述端部执行器的所述力和功率的至少两个数据点;
由所述处理器将所述数据点存储在缓冲器中;
由所述处理器确定所述力对所述功率的斜率值;以及
由所述处理器确定所述组织摩擦系数。
18.根据权利要求16所述的方法,包括由所述处理器基于以下表达式来确定所述组织摩擦系数:
其中 是产热速率,v是所述端部执行器的所述超声运动的速度,并且N是由所述端部执行器施加到组织的力。
19.根据权利要求18所述的方法,还包括:
由所述处理器将递送到所述超声换能器的所测量的力和功率的两个数据点存储在缓冲器中;
由所述处理器基于所述两个数据点来确定所述功率对力的斜率值;
由所述处理器确定所述斜率值相对于拟合回归线的统计量度R2;
由所述处理器基于所述斜率值确定所述组织摩擦系数;
由所述处理器将R2与阈值进行比较;
由所述处理器选择与大于或等于所述阈值的R2值相关联的斜率值;以及
由所述处理器基于所述斜率值确定所述组织摩擦系数。
20.根据权利要求16所述的方法,还包括:
由所述处理器将所述组织摩擦系数与存储在组织信息数据库中的多个组织摩擦系数进行比较;
由所述处理器基于所述组织摩擦系数确定组织类型;
由所述处理器基于组织类型确定递送到所述超声换能器的功率;以及
由所述驱动电路基于组织类型将所述驱动信号递送到所述超声换能器。
21.一种用于凝固和解剖组织的外科器械,所述外科器械包括:
处理器;
端部执行器,所述端部执行器位于所述外科器械的远侧端部处,所述端部执行器被构造成能够与组织相互作用,所述端部执行器包括:
夹持臂,所述夹持臂包括电极
超声刀;
力传感器,所述力传感器与所述处理器通信,并且被构造成能够测量施加到位于所述夹持臂与所述超声刀之间的组织的力;和
温度传感器,所述温度传感器与所述处理器通信;
超声换能器,所述超声换能器声学地联接到所述超声刀,并且被构造成能够接收来自发生器的驱动信号,以引起所述超声刀的超声运动并且向所述超声刀递送能量;
其中所述处理器被构造成能够:
基于组织摩擦系数来确定组织的合水平,其中基于由所述端部执行器施加到组织的所述力、所述超声刀的所述超声运动以及由所述端部执行器产生的热量的速率来确定所述组织摩擦系数;以及
基于与所述端部执行器相互作用的组织的所述水合水平,动态地控制递送到所述超声换能器的所述驱动信号。
22.根据权利要求21所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够基于组织的所述水合水平来控制递送到所述超声换能器的所述驱动信号的功率。
23.根据权利要求22所述的外科器械,其中递送到所述超声换能器的所述驱动信号的所述功率随着组织的所述水合水平降低而降低。
24.根据权利要求21所述的外科器械,其中所述组织摩擦系数根据以下表达式来确定:
其中 是产热速率,v是所述端部执行器的所述超声运动的速度,并且N是由所述端部执行器施加到组织的力。
25.根据权利要求21所述的外科器械,其中所述力传感器包括联接到所述端部执行器的应变仪,并且其中力测量值从所述应变仪传递到所述处理器。
26.根据权利要求21所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够:
将递送到所述端部执行器的所测量的力和功率的两个数据点存储在缓冲器中;
基于所述两个数据点来确定所述功率对力的斜率值;
确定所述斜率值相对于拟合回归线的统计量度R2;以及
基于所述斜率值确定所述组织摩擦系数。
27.根据权利要求26所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够:
将R2与阈值进行比较;以及
选择与大于或等于所述阈值的R2值相关联的斜率值来确定所述组织摩擦系数。
28.根据权利要求21所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够:
将所述组织摩擦系数与存储在组织信息数据库中的多个组织摩擦系数进行比较;
基于所述组织摩擦系数来确定组织的类型;以及
基于所述组织摩擦系数将所述驱动信号递送到所述超声换能器。
29.根据权利要求21所述的外科器械,还包括发生器,所述发生器被构造成能够向所述电极递送射频(RF)能量并向所述超声换能器递送所述驱动信号。
30.一种发生器,所述发生器用于将能量递送到用于凝固和解剖组织的外科器械,所述外科器械包括位于所述外科器械的远侧端部的端部执行器以及超声换能器,所述端部执行器被构造成能够与组织相互作用,所述端部执行器包括具有电极的夹持臂、超声刀、与处理器通信并且被构造成能够测量施加到位于所述夹持臂与所述超声刀之间的组织的力的力传感器,以及与所述处理器通信的温度传感器,所述超声换能器声学地联接到所述超声刀并且被构造成能够接收来自所述发生器的驱动信号,以引起所述超声刀的超声运动并且将能量递送到所述超声刀,所述发生器包括:
第一驱动电路,所述第一驱动电路被构造成能够将驱动信号递送到超声换能器;和处理器,所述处理器被构造成能够基于与所述端部执行器相互作用的组织的类型来控制由所述驱动电路递送到所述超声换能器的能量;
其中所述处理器被构造成能够:
接收对于由所述端部执行器施加到组织的力、所述超声刀的超声运动以及由所述端部执行器产生的热量的速率所进行的测量;
确定组织的水合水平,其中组织的水合水平基于组织摩擦系数确定,并且其中基于由所述端部执行器施加到组织的所述力、所述超声刀的所述超声运动以及由所述端部执行器产生的热量的速率来确定所述组织摩擦系数;以及
基于与所述端部执行器相互作用的组织的类型,动态地控制递送到所述超声换能器的所述驱动信号。
31.根据权利要求30所述的发生器,其中所述处理器被构造成能够基于组织的所述水合水平来控制递送到所述超声换能器的所述驱动信号的功率。
32.根据权利要求31所述的发生器,其中所述处理器被构造成能够随着组织的所述水合水平降低而降低递送到所述超声换能器的所述驱动信号的所述功率。
33.根据权利要求30所述的发生器,其中所述组织摩擦系数基于以下表达式来确定:
其中 是产热速率,v是所述超声刀的所述超声运动的速度,并且N是由所述端部执行器施加到组织的力。
34.根据权利要求30所述的发生器,其中所述处理器被构造成能够:
将递送到所述超声换能器的所测量的力和功率的两个数据点存储在缓冲器中;
基于所述两个数据点来确定所述功率对力的斜率值;
确定所述斜率值相对于拟合回归线的统计量度R2;以及
基于所述斜率值确定所述组织摩擦系数。
35.根据权利要求34所述的发生器,其中所述处理器被构造成能够:
将R2与阈值进行比较;以及
选择与大于或等于所述阈值的R2值相关联的斜率值来确定所述组织摩擦系数。
36.根据权利要求30所述的发生器,其中所述处理器被构造成能够:
将所述组织摩擦系数与存储在组织信息数据库中的多个组织摩擦系数进行比较;
基于所述组织摩擦系数确定组织类型;以及
基于所述组织摩擦系数将所述驱动信号递送到所述端部执行器。
37.根据权利要求30所述的发生器,还包括被构造成能够将射频(RF)能量递送到所述电极的第二驱动电路。
38.一种凝固和解剖组织的方法,所述方法包括:
通过力传感器测量由设置在外科器械的远侧端部上的端部执行器施加到组织的力,所述端部执行器被构造成能够与组织相互作用,所述端部执行器包括夹持臂、声学地联接到超声换能器的超声刀、与处理器通信并且被构造成能够测量施加到位于所述夹持臂与所述超声刀之间的组织的力的力传感器,以及温度传感器;
由所述处理器基于由所述端部执行器施加到组织的所测量的力、由从发生器递送到所述端部执行器的能量引起的所述端部执行器的超声运动、以及由所述端部执行器产生的热量的速率来确定组织摩擦系数;
由所述处理器基于所述组织摩擦系数来确定与所述端部执行器相互作用的组织的水合水平;以及
由驱动电路向超声换能器递送驱动信号,以基于所确定的组织的水合水平使所述端部执行器与组织相互作用。
39.根据权利要求38所述的方法,其中测量所述力包括:
由所述处理器测量递送到所述端部执行器的所述力和所述功率的至少两个数据点;
由所述处理器将所述数据点存储在缓冲器中;
由所述处理器确定所述力对所述功率的斜率值;
由所述处理器确定所述组织摩擦系数;
由所述处理器将递送到所述超声换能器的所测量的力和功率的两个数据点存储在缓冲器中;
由所述处理器基于所述两个数据点来确定所述功率对力的斜率值;
由所述处理器确定所述斜率值相对于拟合回归线的统计量度R2;
由所述处理器基于所述斜率值确定所述组织摩擦系数;
由所述处理器将R2与阈值进行比较;
选择与大于或等于所述阈值的R2值相关联的斜率值;以及
由所述处理器基于所述斜率值确定组织的所述组织摩擦系数。
40.根据权利要求38所述的方法,包括由所述处理器基于以下表达式来确定所述组织摩擦系数:
其中 是产热速率,v是所述端部执行器的所述超声运动的速度,并且N是由所述端部执行器施加到组织的力。
41.一种用于凝固和解剖组织的外科器械,所述外科器械包括:
处理器;
端部执行器,所述端部执行器位于所述外科器械的远侧端部处,所述端部执行器被构造成能够与组织相互作用,所述端部执行器包括:
夹持臂,所述夹持臂包括电极;
超声刀;
力传感器,所述力传感器与所述处理器通信,并且被构造成能够测量施加到位于所述夹持臂与所述超声刀之间的组织的力;和
温度传感器,所述温度传感器与所述处理器通信;
超声换能器,所述超声换能器声学地联接到所述超声刀,并且被构造成能够接收来自发生器的超声驱动信号以引起所述超声刀的超声运动并且向所述超声刀递送能量;
其中所述处理器被构造成能够:
基于组织摩擦系数来确定与所述端部执行器相互作用的组织的类型,其中基于由所述端部执行器施加到组织的所述力、所述超声刀响应于超声驱动信号的所述超声运动、以及由所述端部执行器产生的热量的速率来确定所述组织摩擦系数;
基于与所述端部执行器相互作用的组织的类型,动态地控制射频(RF)能量到所述电极的递送,以及所述驱动信号到所述超声换能器的递送;以及
基于与所述端部执行器相互作用的组织的类型,在RF能量和所述超声驱动信号的递送之间进行切换。
42.根据权利要求41所述的外科器械,其中所述组织摩擦系数根据以下表达式来确定:
其中 是产热速率,v是所述端部执行器的所述超声运动的速度,并且N是由所述端部执行器施加到组织的力。
43.根据权利要求41所述的外科器械,其中所述力传感器包括联接到所述端部执行器的应变仪,并且其中力测量值从所述应变仪传递到所述处理器。
44.根据权利要求41所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够:
将递送到所述端部执行器的所测量的力和功率的两个数据点存储在缓冲器中;
基于所述两个数据点来确定所述功率对力的斜率值;
确定所述斜率值相对于拟合回归线的统计量度R2;以及
基于所述斜率值确定所述组织摩擦系数。
45.根据权利要求44所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够:
将R2与阈值进行比较;以及
选择与大于或等于所述阈值的R2值相关联的斜率值来确定所述组织摩擦系数。
46.根据权利要求41所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够:
将所述组织摩擦系数与存储在组织信息数据库中的多个组织摩擦系数进行比较;
基于所述组织摩擦系数确定组织类型;以及
基于所述组织摩擦系数将所述驱动信号递送到所述超声换能器。
47.根据权利要求41所述的外科器械,还包括发生器,所述发生器被构造成能够向所述电极递送射频(RF)能量并向所述超声换能器递送所述驱动信号。
48.根据权利要求41所述外科器械,其中所述处理器被构造成能够在组织类型是具有肌肉结构的组织类型时,控制所述超声驱动信号到所述超声换能器的递送。
49.根据权利要求41所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够在组织类型是具有血管结构的组织类型时,控制所述RF能量到所述电极的递送。
50.根据权利要求41所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够在组织类型是具有薄肠系膜结构的组织类型时,对应于快速切割运动,控制驱动信号到所述超声换能器的递送。
51.一种发生器,所述发生器用于将能量递送到用于凝固和解剖组织的外科器械,所述外科器械包括位于所述外科器械的远侧端部的端部执行器以及超声换能器,所述端部执行器被构造成能够与组织相互作用,所述端部执行器包括具有电极的夹持臂、超声刀、与处理器通信并且被构造成能够测量施加到位于所述夹持臂与所述超声刀之间的组织的力的力传感器,以及与所述处理器通信的温度传感器,所述超声换能器声学地联接到所述超声刀并且被构造成能够接收来自所述发生器的驱动信号,以引起所述超声刀的超声运动并且将能量递送到所述超声刀,所述发生器包括:
第一驱动电路,所述第一驱动电路被构造成能够将驱动信号递送到超声换能器;
第二驱动电路,所述第二驱动电路被构造成能够将射频(RF)能量递送到所述电极;和处理器,所述处理器被构造成能够基于与所述端部执行器相互作用的组织的类型,控制由所述第一驱动电路递送到所述超声换能器的能量和由所述第二驱动电路递送到所述电极的能量;
其中所述处理器被构造成能够:
接收对于由所述端部执行器施加到组织的力、所述超声刀的超声运动以及由所述端部执行器产生的热量的速率所进行的测量;
基于组织摩擦系数来确定与所述端部执行器相互作用的组织的类型,其中基于由所述端部执行器施加到组织的所述力、所述超声刀的所述超声运动以及由所述端部执行器产生的热量的速率来确定所述组织摩擦系数;
基于与所述端部执行器相互作用的组织的类型,动态地控制RF能量到所述电极的递送以及所述驱动信号到所述超声换能器的递送;以及
基于与所述端部执行器相互作用的组织的类型,在RF能量和所述超声驱动信号的递送之间进行切换。
52.根据权利要求51所述发生器,其中所述处理器被构造成能够在组织类型是具有肌肉结构的组织类型时,控制所述超声驱动信号到所述超声换能器的递送。
53.根据权利要求51所述的发生器,其中所述处理器被构造成能够在组织类型是具有血管结构的组织类型时,控制所述RF能量到所述电极的递送。
54.根据权利要求51所述的发生器,其中所述处理器被构造成能够在组织类型是具有薄肠系膜结构的组织类型时,对应于快速切割运动,控制驱动信号到所述超声换能器的递送。
55.一种解剖和凝固组织的方法,所述方法包括:
由第一驱动电路向超声换能器递送驱动信号;
由第二驱动电路向电极递送射频(RF)能量;
由处理器基于与端部执行器相互作用的组织的类型,控制由所述第一驱动电路递送到所述超声换能器的能量和由所述第二驱动电路递送到所述电极的能量;
其中所述处理器的控制还包括:
接收对于由所述端部执行器施加到组织的力、超声刀的超声运动以及由所述端部执行器产生的热量的速率所进行的测量;
基于组织摩擦系数来确定与所述端部执行器相互作用的组织的类型,其中基于由所述端部执行器施加到组织的所述力、所述超声刀的所述超声运动以及由所述端部执行器产生的热量的速率来确定所述组织摩擦系数;
基于与所述端部执行器相互作用的组织的类型,动态地控制RF能量到所述电极的递送以及所述驱动信号到所述超声换能器的递送;以及
基于与所述端部执行器相互作用的组织的类型,在RF能量和所述超声驱动信号的递送之间进行切换。
56.根据权利要求55所述的方法,还包括由所述处理器控制RF能量到所述电极的递送以及所述驱动信号到所述超声换能器的递送。
57.根据权利要求55所述的方法,还包括在组织类型是具有肌肉结构的组织类型时,由所述处理器控制所述超声驱动信号到所述超声换能器的递送。
58.根据权利要求55所述的方法,还包括在组织类型是具有血管结构的组织类型时,由所述处理器控制所述RF能量到所述电极的递送。
59.根据权利要求55所述的方法,还包括在组织类型是具有薄肠系膜结构的组织类型时,对应于快速切割运动,由所述处理器控制驱动信号到所述超声换能器的递送。
60.根据权利要求55所述的方法,包括由所述处理器基于以下表达式来确定所述组织摩擦系数:
其中 是产热速率,v是所述端部执行器的所述超声运动的速度,并且N是由所述端部执行器施加到组织的力。
61.一种用于凝固和解剖组织的外科器械,所述外科器械包括:
处理器;
端部执行器,所述端部执行器位于所述外科器械的远侧端部处,所述端部执行器被构造成能够与组织相互作用,所述端部执行器包括:
夹持臂,所述夹持臂包括电极;
超声刀;
超声换能器,所述超声换能器声学地联接到所述超声刀,并且被构造成能够接收来自发生器的超声驱动信号,以引起所述超声刀的超声运动并且向所述超声刀递送超声能量;
其中所述处理器被构造成能够:
确定与所述端部执行器相互作用的组织的组织阻抗;
基于与所述端部执行器相互作用的组织阻抗,动态地控制射频(RF)能量到所述电极的递送以及所述驱动信号到所述超声换能器的递送;以及
基于与所述端部执行器相互作用的组织的所述组织阻抗,在RF能量和所述超声驱动信号的递送之间进行切换。
62.根据权利要求61所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够在所述组织阻抗达到阈值水平时,在RF能量和超声能量的递送之间进行切换。
63.根据权利要求61所述的外科器械,其中组织的所述阻抗通过将施加到组织的RF电压除以通过组织的RF电流来定义。
64.根据权利要求61所述的外科器械,其中组织的所述阻抗的阈值水平是在使用RF能量使组织凝固期间密封完成的终端阻抗。
65.根据权利要求64所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够在所述组织阻抗超过所述终端阻抗时从RF能量切换到超声能量,其中在采用RF能量完成密封组织之后,采用所述超声能量来切割组织。
66.根据权利要求61所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够利用所述RF能量来使组织中的脉管凝固,并且利用所述超声能量来切穿组织。
67.根据权利要求61所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够利用用于控制递送到所述端部执行器的功率的过程,所述过程利用所述组织阻抗作为输入来确定所利用的能量的类型,以通过所述端部执行器与组织相互作用。
68.根据权利要求61所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够将所述组织阻抗与存储在组织信息数据库中的阈值阻抗值进行比较。
69.一种凝固和解剖组织的方法,所述方法包括:
由处理器确定与外科器械的端部执行器相互作用的组织的组织阻抗;
由所述处理器将所确定的组织阻抗与阈值终端阻抗进行比较;
当所确定的组织阻抗小于所述阈值终端阻抗时,由RF驱动电路向所述端部执行器递送射频(RF)能量,以基于所确定的组织阻抗与组织相互作用;以及
当所确定的组织阻抗大于或等于所述阈值终端阻抗时,由超声驱动电路向所述端部执行器递送超声能量。
70.根据权利要求69所述的方法,其中所述RF能量和所述超声能量通过电联接到所述外科器械的发生器的单个输出端口递送到所述端部执行器。
71.根据权利要求69所述的方法,其中组织阻抗通过将施加到组织的RF电压除以通过组织的RF电流来定义。
72.根据权利要求69所述的方法,还包括:
由所述处理器控制从发生器递送到所述端部执行器的功率,所述过程包括将所述组织阻抗作为输入;
由所述处理器基于所述组织阻抗确定被递送的能量的类型以通过所述端部执行器与组织相互作用;以及
由所述处理器确定递送到所述端部执行器的能量的类型的性质,所述性质对应于所述端部执行器与组织之间的相互作用的类型。
73.根据权利要求69所述的方法,其中组织的所述阈值终端阻抗是在使用从发生器递送到所述端部执行器的RF能量凝固组织期间密封完成的终端阻抗。
74.一种凝固和解剖组织的方法,所述方法包括:
由RF驱动电路将RF能量递送到外科器械的与组织相互作用的端部执行器以形成密封;
由处理器确定在组织凝固期间与所述端部执行器相互作用的组织的组织阻抗;
由所述处理器将所确定的组织阻抗与阈值终端阻抗进行比较;以及
当所确定的组织阻抗大于或等于所述阈值终端阻抗时,由超声驱动电路向所述端部执行器递送超声能量,其中所述端部执行器使用所述超声能量切穿组织。
75.根据权利要求74所述的方法,还包括由所述处理器计算通过将施加到组织的RF电压除以通过组织的RF电流来定义的组织阻抗。
76.根据权利要求74所述的方法,还包括:
由所述处理器基于所述组织阻抗作为输入来控制从发生器递送到所述端部执行器的功率;以及
由所述处理器确定由所述端部执行器递送以与组织相互作用的能量的类型,其中所递送的能量的类型的性质对应于所述端部执行器与组织之间的相互作用的类型。
77.根据权利要求74所述的方法,其中所述阈值终端阻抗是在使用从发生器递送到所述端部执行器的RF能量凝固组织期间密封完成的组织阻抗。
78.一种用于凝固和解剖组织的外科器械,包括:
处理器;
端部执行器,所述端部执行器位于所述外科器械的远侧端部处,所述端部执行器被构造成能够与组织相互作用,所述端部执行器包括:
夹持臂,所述夹持臂包括电极;
超声刀;和
孔径传感器;
超声换能器,所述超声换能器声学地联接到所述超声刀,并且被构造成能够接收来自发生器的超声驱动信号,以引起所述超声刀的超声运动并且向所述超声刀递送超声能量;
其中所述处理器被构造成能够:
确定与所述端部执行器相互作用的组织的组织阻抗;
基于与所述端部执行器相互作用的组织阻抗,动态地控制射频(RF)能量到所述电极的递送以及所述驱动信号到所述超声换能器的递送;以及
基于由所述端部执行器限定的孔径,在所述RF能量和所述超声驱动信号的递送之间进行切换,以在用于组织密封的RF能量和用于组织切割的超声能量之间动态地进行切换。
79.根据权利要求78所述的外科器械,其中所述孔径传感器被构造成能够通过检测所述夹持臂的枢转度或者通过检测所述夹持臂的闭合机构的行程的测量值,测量由所述端部执行器限定的孔径。
80.根据权利要求79所述的外科器械,其中所述孔径传感器包括光学编码器以检测所述夹持臂的枢转角度。
81.根据权利要求79所述的外科器械,其中所述孔径传感器包括感应传感器以检测所述夹持臂的枢转角度。
82.根据权利要求79所述的外科器械,其中所述孔径传感器包括电位差计以检测所述夹持臂的枢转角度。
83.根据权利要求79所述的外科器械,其中所述孔径传感器包括霍尔效应传感器以检测所述夹持臂的枢转角度。
84.根据权利要求79所述的外科器械,其中所述孔径传感器被构造成能够基于相对于所述端部执行器的第一部件和第二部件的接近度来检测所述夹持臂的孔径。
85.根据权利要求84所述的外科器械,其中所述孔径传感器包括霍尔效应传感器以检测相对于所述端部执行器的所述第一部件和所述第二部件的接近度。
86.根据权利要求84所述的外科器械,其中所述孔径传感器包括光学编码器以检测相对于所述端部执行器的所述第一部件和所述第二部件的接近度。
87.根据权利要求84所述的外科器械,其中所述孔径传感器包括感应传感器以检测相对于所述端部执行器的所述第一部件和所述第二部件的接近度。
88.根据权利要求78所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够基于与所述端部执行器相互作用的组织的组织阻抗的变化来检测所述夹持臂的孔径。
89.根据权利要求78所述的外科器械,其中所述处理器被构造成能够在超声能量脉动到所述端部执行器时,基于所述端部执行器在组织上的负载来检测所述夹持臂的孔径。
90.根据权利要求78所述的外科器械,其中所述处理器利用控制递送到所述端部执行器的功率的过程,其中所述过程利用所述夹持臂的所述孔径作为输入来确定被利用的功率电平和能量类型,以通过所述端部执行器与组织相互作用。
91.一种凝固和解剖组织的方法,所述方法包括:
由孔径传感器确定外科器械的被构造成能够与组织相互作用的端部执行器的夹持臂的孔径;以及
由驱动电路将RF能量或超声能量递送到所述端部执行器,以基于所确定的所述夹持臂的孔径与组织相互作用。
92.根据权利要求91所述的方法,其中由所述孔径传感器确定所述夹持臂的孔径包括由所述孔径传感器检测所述夹持臂的枢转角度。
93.根据权利要求91所述的方法,其中由所述孔径传感器确定所述夹持臂的孔径包括由所述孔径传感器检测相对于所述端部执行器的第一部件和第二部件的接近度。
94.根据权利要求91所述的方法,其中由所述孔径传感器确定所述夹持臂的孔径包括由所述处理器传感器测量与所述端部执行器相互作用的组织的组织阻抗的变化。
95.根据权利要求91所述的方法,其中由所述孔径传感器确定所述夹持臂的孔径包括由所述处理器在超声能量脉动到所述端部执行器时测量所述端部执行器在组织上的负载。
96.一种解剖组织的方法,所述方法包括:
测量施加到组织的力,组织被设置在被构造成能够与组织相互作用的端部执行器中,其中所述端部执行器包括:
超声刀;
夹持臂,所述夹持臂被构造成能够夹持所述夹持臂和所述超声刀之间的组织;
电极;
温度传感器;
孔径传感器;和
力传感器,所述力传感器被构造成能够测量施加到设置在所述夹持臂和所述超声刀之间的组织的力;
由处理器测量组织的厚度;
由所述处理器基于由所述端部执行器施加到组织的所测量的力、所述超声刀的超声运动以及由所述端部执行器产生的热量的速率来确定组织摩擦系数;
由超声驱动电路向所述超声刀递送第一量的能量,以基于所测量的施加到组织的力、所测量的组织厚度和所确定的组织摩擦系数与组织相互作用;
由所述处理器将组织摩擦系数的变化率与所述组织摩擦系数的预先确定的值进行比较;
由所述处理器基于所述组织摩擦系数的所述变化率来调整递送到所述超声刀的能量的量;
由所述处理器确定所述组织摩擦系数是否与所述组织摩擦系数的预先确定的阈值相匹配;
在由所述处理器确定所述组织摩擦系数与所述组织摩擦系数的预先确定的阈值相匹配时,由所述处理器确定所述夹持臂和所述超声刀是否处于闭合位置;以及在由所述处理器确定所述夹持臂和所述超声刀处于所述闭合位置时,由所述超声驱动电路向所述超声刀递送第二量的能量以与组织相互作用。
97.根据权利要求96所述的方法,还包括由所述处理器根据以下表达式确定所述组织摩擦系数:
其中 是产热速率,v是所述端部执行器的所述超声运动的速度,并且N是由所述端部执行器施加到组织的力。
98.根据权利要求96所述的方法,还包括由所述处理器接收与预先确定的组织类型相关联的输入。
99.根据权利要求96所述的方法,其中测量组织的厚度包括由所述孔径传感器测量所述夹持臂与所述超声刀之间的距离。
100.根据权利要求96所述的方法,还包括:在由所述孔径传感器确定所述夹持臂和所述超声刀处于所述闭合位置时,由射频(RF)驱动电路将RF能量递送到所述端部执行器的所述电极以凝固位于所述端部执行器中的组织。
101.根据权利要求96所述的方法,其中测量所述力包括:
由所述处理器测量递送到所述端部执行器的所述力和所述能量的两个数据点;以及由所述处理器将所述两个数据点存储在缓冲器中,以计算所述力对功率的斜率值来计算所述组织摩擦系数。
102.根据权利要求96所述的方法,其中所述第一量的能量和所述第二量的能量不同。
103.根据权利要求96所述的方法,其中将所述第一量的能量递送到所述端部执行器包括通过超声驱动电路将超声能量递送到组织,通过RF驱动电路将RF能量递送到组织或者将其组合递送到组织。
104.根据权利要求96所述的方法,其中将所述第二量的能量递送到所述端部执行器包括通过超声驱动电路将超声能量递送到组织,通过RF驱动电路将RF能量递送到组织或者将其组合递送到组织。
105.一种解剖组织的方法,包括:
通过力传感器测量由端部执行器施加到组织的力,所述端部执行器设置在外科器械的远侧端部上并被构造成能够与组织相互作用,其中所述端部执行器包括夹持臂和超声刀;
由孔径传感器测量组织的厚度;
由处理器以预先确定的时间间隔确定组织摩擦系数,其中所述组织摩擦系数基于由所述端部执行器施加到组织的所测量的力、由从发生器递送到所述端部执行器的能量引起的所述端部执行器的超声运动以及由所述端部执行器产生的热量的速率;
由所述处理器调整递送到所述端部执行器以与组织相互作用的能量的量,其中基于所确定的组织摩擦系数来调整所施加的能量的量。
106.根据权利要求105所述的方法,还包括由所述处理器根据以下表达式确定所述组织摩擦系数:
其中 是产热速率,v是所述端部执行器的所述超声运动的速度,并且N是由所述端部执行器施加到组织的力。
107.根据权利要求105所述的方法,还包括由所述处理器接收与预先确定的组织类型相关联的输入。
108.根据权利要求105所述的方法,其中由所述孔径传感器测量组织的厚度包括测量所述夹持臂与所述超声刀之间的距离。
109.根据权利要求105所述的方法,还包括由RF驱动电路向定位在所述电极上的电极递送RF能量以密封组织。
110.根据权利要求105所述的方法,还包括由驱动电路将能量通过电联接到所述外科器械的发生器的单个输出端口递送到所述端部执行器。
111.根据权利要求105所述的方法,其中由所述力传感器测量所述力包括:
由所述力传感器测量递送到所述端部执行器的所述力和所述能量的两个数据点;以及将所述数据点存储在缓冲器中,以计算所述力对所述功率的斜率值来计算所述组织摩擦系数。
112.根据权利要求105所述的方法,其中基于由所述力传感器测量的施加到组织的所述力和由所述孔径传感器测量的组织的所述厚度,调整所递送的能量的量。
113.根据权利要求105所述的方法,其中被递送到所述端部执行器的能量的量是第一量的能量,所述方法还包括:
由所述处理器确定所述组织摩擦系数是否与所述组织摩擦系数的预先确定的阈值相匹配;
在由所述处理器确定所述组织摩擦系数与所述组织摩擦系数的预先确定的阈值相匹配时,由所述处理器确定所述夹持臂和所述超声刀是否处于闭合位置;
在由所述处理器确定所述夹持臂和所述超声刀处于所述闭合位置时,由驱动电路向所述端部执行器递送第二量的能量以与组织相互作用。
114.根据权利要求105所述的方法,其中由驱动电路向所述端部执行器递送所述量的能量包括通过RF驱动电路将RF能量递送到组织,以及通过超声驱动电路将超声能量递送到组织或者将其组合递送到组织。

说明书全文

具有基于组织类型的用户自适应技术的外科系统

[0001] 优先权
[0002] 本申请要求2015年6月30日提交的美国临时申请序列号62/186,984、2015年9月30日提交的美国临时申请序列号62/235,260、2015年9月30日提交的美国临时申请序列号62/235,368、2015年9月30日提交的美国临时申请序列号62/235,466、2016年1月15日提交的美国临时申请序列号62/279,635、和2016年5月2日提交的美国临时申请序列号62/330,669的权益,其内容全文以引用方式并入本文中。

技术领域

[0003] 本公开整体涉及超声外科系统,并且更具体地涉及允许外科医生执行切割和凝固并且基于被处理的组织的类型来调整和定制用于执行这种规程的技术的超声和电外科系统。

背景技术

[0004] 超声外科器械凭借此类器械的独特的性能特性而在外科规程中得到日益广泛的应用。根据特定器械构造和操作参数,超声外科器械能够基本上同时进行组织切割和通过凝固止血,从而有利地使患者创伤最小化。切割动作通常通过器械远侧端部处的端部执行器或刀尖端来完成,该器械将超声能量传输到与端部执行器接触的组织。具有这一性质的超声器械可被构造用于开放性外科用途、腹腔镜式或内窥镜式外科规程,包括机器人辅助操作。
[0005] 一些外科器械利用超声能量进行精确切割和受控凝固。超声能量通过振动与组织接触的刀进行切割和凝固。通过高频振动(例如,每秒55,500次),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使血管塌缩并允许该凝固物形成止血密封。切割和凝固的精度受外科医生的技术以及对功率电平、刀刃、组织牵引力和刀压力的调节的控制。
[0006] 用于将电能施加到组织以处理和/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。电外科装置通常包括手持件、具有远侧安装的端部执行器(例如,一个或多个电极)的器械。所述端部执行器可抵靠组织定位,使得电流被引入组织中。电外科装置能够被构造成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,并通过返回电极(例如,接地垫)返回,该有源电极与该返回电极分开位于患者的身体上。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也可包括能够相对于组织运动的切割构件以及用以横切组织的电极。
[0007] 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递至器械。电能可以是射频(“RF”)能量的形式。RF能量为可在200千赫兹(kHz)至1兆赫兹(MHz)频率范围内的电能形式。在应用中,电外科装置可穿过组织传递低频射频能,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。由于受影响的组织与周围组织之间形成明显的边界,因此外科医生能够以高精确度进行操作,并在不损伤相邻的非目标组织的情况下进行控制。射频能的低操作温度适用于在密封血管的同时移除、收缩软组织、或对软组织塑型。RF能量尤其奏效地适用于主要由胶原构成并且在接触热时收缩的结缔组织。
[0008] RF能量可在EN 60601-2-2:2009+A11:2011,定义201.3.218-高频率中所述的频率范围内。例如,单极RF应用中的频率通常可被限制为小于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200kHz以上的频率,以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。如果险分析显示神经肌肉刺激的可能性已减轻至可接受的平,则双极应用可使用较低频率。通常,不使用5MHz以上的频率以最小化与高频渗漏电流相关联的问题。然而,在双极应用的情况下,可使用较高的频率。通常认为,10mA是组织热效应的下限阈值
[0009] 使用这些医疗装置的挑战在于不能根据正由装置处理的组织的类型来控制和定制功率输出。期望提供一种克服当前器械的某些缺陷的外科器械。本文所述的外科系统克服这些缺陷。发明内容
[0010] 在一个方面,提供了用于凝固和解剖组织的外科器械。该外科器械包括处理器;在该外科器械的远侧端部处的端部执行器,该端部执行器被构造成能够与组织相互作用,该端部执行器包括:夹持臂;超声刀;力传感器,该力传感器与处理器连通并且被构造成能够测量施加到位于夹持臂与超声刀之间的组织的力;和与处理器通信的温度传感器;超声换能器,该超声换能器声学地联接到超声刀并且被构造成能够接收来自发生器的驱动信号以引起超声刀的超声运动并且向超声刀递送能量;其中该处理器被构造成能够:基于组织摩擦系数确定与端部执行器相互作用的组织的类型,其中基于由端部执行器施加到组织的力、超声刀的超声运动以及由端部执行器产生的热量的速率来确定组织摩擦系数;并且基于与端部执行器相互作用的组织的类型,动态地控制递送到超声换能器的驱动信号。
[0011] 除上述内容之外,在诸如本公开的文本(例如,权利要求和/或具体实施方式)和/或附图的教导内容中列出和描述了各种其他方法和/或系统和/或程序产品方面。
[0012] 上述内容是概述,因此可包括简化、概括、纳入部分和/或细节的省略;因此,本领域技术人员应当理解,该概述仅仅是说明性的,并不旨在以任何方式进行限制。本文描述的装置和/或过程和/或其他主题的其他方面、特征和优点将在本文列出的教导内容中变得显而易见。
[0013] 在一个或多个各个方面,相关系统包括但不限于用于执行本文引用的方法方面的电路和/或编程;电路和/或编程实际上可以是被构造成能够根据系统设计者的设计选择来影响本文引用的方法方面的硬件软件和/或固件的任意组合。除上述内容之外,在诸如本公开的文本(例如,权利要求和/或具体实施方式)和/或附图的教导中列出和描述了各种其他方法和/或系统方面。
[0014] 此外,应当理解,下述形式、形式表达、示例中的任一者或多者可与下述其他形式、形式表达和示例中的任一者或多者组合。
[0015] 前面的概述仅仅是说明性的,并不旨在以任何方式进行限制。除了上述的说明性方面、实施方案和特征之外,通过参照附图和以下详细描述,本发明的其他方面、实施方案和特征将变得显而易见。

附图说明

[0016] 所述形式的新型特征在所附权利要求书中具体列出。然而,关于组织和操作方法的所述形式可通过结合附图参照以下描述最好地理解,其中:
[0017] 图1示出了包括发生器和可与发生器一起使用的各种外科器械的外科系统的一个方面;
[0018] 图2是图16的超声外科器械的一个方面的图;
[0019] 图3是图16的外科系统的一个方面的图;
[0020] 图4是示出了动生支路电流的一个方面的模型;
[0021] 图5是发生器架构的一个方面的结构视图;
[0022] 图6示出了发生器的驱动系统的一个方面,该驱动系统形成用于驱动超声换能器的超声电信号
[0023] 图7示出了包括组织阻抗模的发生器的驱动系统的一个方面;
[0024] 图8示出了用于将多种能量模态递送至外科器械的发生器的一个方面;
[0025] 图9是来自发生器的一个方面的两个能量波形的示例曲线图;
[0026] 图10是图9的波形的总和的示例曲线图;
[0027] 图11是图9的波形的总和的示例曲线图,其中RF波形取决于声波波形;
[0028] 图12是图9的波形的总和的示例曲线图,其中RF波形是超声波波形的函数;
[0029] 图13是复合RF波形的示例曲线图;
[0030] 图14示出了包括位于夹持臂上的RF数据传感器的端部执行器的一个方面;
[0031] 图15示出了图14所示的柔性电路的一个方面,其中传感器可以安装到该柔性电路或与其整体地形成;
[0032] 图16是图15所示的柔性电路的剖视图;
[0033] 图17示出了被构造成能够固定地附接至端部执行器的夹持臂的分段柔性电路的一个方面;
[0034] 图18示出了被构造成能够安装到端部执行器的夹持臂的分段柔性电路的一个方面;
[0035] 图19示出了被构造成能够测量组织间隙GT的端部执行器的一个方面;
[0036] 图20示出了左右分段柔性电路的一个方面;
[0037] 图21示出了包括如图20所示的分段柔性电路的端部执行器的一个方面;
[0038] 图22示出了图21所示的端部执行器,其中夹持臂夹持夹持臂和超声刀之间的组织;
[0039] 图23示出了基于局部感测的组织参数由端部执行器的右侧和左侧施加的能量的曲线图;
[0040] 图24示出了描绘根据对于诸如连续性、温度、压力等的辅助组织参数的测量所进行的阈值调节的一个方面的曲线图;
[0041] 图25是包括嵌入其中的RF电极和数据传感器的柔性电路的一个方面的剖视图;
[0042] 图26是被构造成能够感测施加到位于夹持臂与超声刀之间的组织的力或压力的端部执行器的一个方面的剖视图;
[0043] 图27是柔性电路的信号层的一个方面的示意图;
[0044] 图28为用于图27所示的柔性电路的传感器布线的示意图;
[0045] 图29是RF能量驱动电路的一个方面的示意图;
[0046] 图30是在预设时间测量组织间隙的图形表示;
[0047] 图31是用于针对薄的、中等的和厚的组织类型预设力与时间关系图的时间;
[0048] 图32是三条曲线的曲线图的图形描绘,其中第一条曲线代表功率(P)、电压(VRF)和电流(IRF)与组织阻抗(Z)的关系,第二曲线和第三曲线代表组织阻抗(Z)与时间(t)的关系;
[0049] 图33是端部执行器的一个方面的平面视图;
[0050] 图34是图33所示的端部执行器的侧视图,其具有局部剖视图以暴露夹持臂和超声刀的底层结构;
[0051] 图35是图33、图34所示的端部执行器的局部剖视图,以分别暴露超声刀和左右电极;
[0052] 图36是在图33中所示的端部执行器的截面36--36截取的剖视图;
[0053] 图37是在图33中所示的端部执行器的截面37--37截取的剖视图;
[0054] 图38是在图33中所示的端部执行器的截面36--36截取的剖视图,不同之处在于超声刀具有不同的几何构型;
[0055] 图39是在图33中所示的端部执行器的截面37--37截取的剖视图,不同之处在于超声刀具有不同的几何构型;
[0056] 图40是在图33中所示的端部执行器的截面36--36截取的剖视图,不同之处在于超声刀具有不同的几何构型;
[0057] 图41是在图33中所示的端部执行器的截面37--37截取的剖视图,不同之处在于超声刀具有不同的几何构型;
[0058] 图42A是围绕组织的医疗装置的一个方面的图形表示;
[0059] 图42B是压缩组织的医疗装置的一个方面的图形表示;
[0060] 图43A是压缩组织的医疗装置的一个方面的图形表示;
[0061] 图43B还描绘了由压缩组织的医疗装置的端部执行器的一个方面施加的示例性力;
[0062] 图44示出了反馈系统的一个方面的逻辑图;
[0063] 图45是如针对各种组织类型使用多个标绘点所测量的功率与力的曲线图;
[0064] 图46是如针对各种组织类型使用多个标绘点所测量的功率与力的另一曲线图;
[0065] 图47是基于确定正由器械处理的组织类型来动态地改变递送到外科器械的能量的一个方面的逻辑流程图
[0066] 图48是基于确定正由器械处理的组织类型来动态地改变递送到外科器械的能量的一个方面的逻辑流程图;
[0067] 图49是基于确定正由外科器械处理的组织的水合水平来动态地改变递送到外科器械的能量的方法的一个方面的逻辑流程图;
[0068] 图50是基于正由外科器械处理的组织的类型以及组织的各种特性来动态地改变从发生器递送的能量的方法的一个方面的逻辑流程图;
[0069] 图51是用于基于由端部执行器限定的孔径以及能量参数来动态地改变从发生器递送的能量的技术的一个方面的逻辑流程图;
[0070] 图52是用于基于由端部执行器限定的孔径以及能量参数来动态地改变从发生器递送的能量的技术的一个方面的逻辑流程图;并且
[0071] 图53是动态组织感测技术的一个方面的逻辑流程图。

具体实施方式

[0072] 在详细说明外科器械的各种形式之前,应当指出的是,说明性形式的应用或使用并不局限于附图和具体实施方式中所示出的部件的构造和布置的细节。示例性形式可以单独实施,也可以与其它形式、变型和修改结合在一起实施,并可以通过多种方式实践或执行。此外,除非另外指明,否则本文所用的术语和表达是为了方便读者而对示例性形式进行描述目的所选的,并非为了限制性的目的。
[0073] 此外,应当理解,下述形式、形式表达、示例中的任一者或多者可与下述其他形式、形式表达和示例中的任一者或多者组合。
[0074] 各种形式均涉及被构造成能够在外科规程中执行组织解剖、切割和/或凝固的改进的超声和/或电外科(RF)器械。在一种形式中,组合的超声和电外科器械可被构造成用于开放式外科手术中,但也可应用于其他类型的手术中,诸如腹腔镜式、内窥镜式和机器人辅助手术。超声和RF能量的选择性使用有利于实现多种用途。
[0075] 将结合本文所述的超声器械来描述各种形式。此类说明以举例而非限制性的方式提供,并且不旨在限制其范围和应用。例如,所述形式中的任一者均可与多个超声器械结合使用,该超声器械包括在例如美国专利5,938,633、5,935,144、5,944,737、5,322,055、5,630,420和5,449,370中所述的那些。
[0076] 从以下说明将变得显而易见的是,设想本文所述的外科器械的形式可与外科系统的振荡器单元相关联地使用,由此振荡器单元的超声能量为当前的外科器械提供期望的超声致动。还设想,本文所述的外科器械的形式可与外科系统的信号发生器单元相关联地使用,由此例如射频(RF)形式的电能被用来为与外科器械有关的用户提供反馈。超声振荡器和/或信号发生器单元可与外科器械不可拆卸地一体化,或者可作为能以电的方式附接到外科器械的单独部件提供。
[0077] 本外科设备的一种形式由于其简单构造而被具体构造成能够一次性使用。然而,还设想本外科器械的其它形式可被构造用于非一次性或多次使用。仅出于说明性目的,当前公开了用于单个患者使用的本发明的外科器械与相关联的振荡器和信号发生器单元的可拆卸连接。然而,还设想了本发明的外科器械与相关联的振荡器和/或信号发生器单元的不可拆卸的一体式连接。因此,当前所述的外科器械的各种形式可被构造用于与可拆卸的和/或不可拆卸的一体化振荡器和/或信号发生器单元一起用于单次使用和/或多次使用,然而并非仅限于此,并且这些构型的所有组合均被设想为落入本公开的范围内。
[0078] 本文所公开的外科器械涉及以下共同拥有并与本申请同时提交的申请中描述的外科器械:Yates等人的题为“Surgical System With User Adaptable Techniques”的END7747USNP、Wiener等人的题为“Surgical System With User Adaptable Techniques Employing Multiple Energy Modalities  Based On Tissue Parameters”的END7747USNP2、Yates等人的题为“Surgical System With User Adaptable Techniques Based On Tissue Impedance”的END7747USNP3和Yates等人的题为“Surgical System With User Adaptable Techniques Employing Simultaneous Energy Modalities Based On Tissue Parameters”的END7747USNP4,其中每个文献全文以引用方式并入本文。
[0079] 参照图1至图5,其示出了包括超声外科器械的外科系统10的一种形式。图1示出了包括发生器102以及可与其一起使用的各种外科器械104,106,108的外科系统100的一种形式。图2是图1的超声外科器械104的图。
[0080] 图1示出了被构造成能够驱动多个外科器械104,106,108的发生器102。第一外科器械104包括手持件105、超声换能器120、轴126和端部执行器122。端部执行器122包括夹持臂140和声学地联接到换能器120的超声刀128。手持件105包括用于操作夹持臂140的触发器143以及用于给超声刀128供能和驱动超声刀128或其他功能的切换按钮134a,134b,134c的组合。切换按钮134a,134b,134c可以被构造成能够利用发生器102给超声换能器120供能。
[0081] 仍参照图1,发生器102还被构造成能够驱动第二外科器械106。第二外科器械106是RF电外科器械,并且包括手持件107、轴127和端部执行器124。端部执行器124包括夹持臂143中的电极并通过超声刀149返回。这些电极联接到发生器102内的双极能量源并由其供能。手持件107包括用于操作夹持臂145的触发器147和用于致动能开关以给端部执行器
124中的电极供能的能量按钮135。
[0082] 仍参照图1,发生器102还被构造成能够驱动电外科和超声组合器械108。电外科和超声组合多功能外科器械108包括手持件109、轴129和端部执行器125。端部执行器包括超声刀149和夹持臂145。超声刀149声学地联接到超声换能器120。手持件109包括用于操作夹持臂145的触发器147以及用于给超声刀149供能和驱动超声刀149或其他功能的切换按钮137a,137b,137c的组合。切换按钮137a,137b,137c可以被构造成能够利用发生器102给超声换能器120供能,并且利用同样容纳在发生器102内的双极能量源给超声刀149供能。
[0083] 参照图1和图2,发生器102被构造用于与各种外科装置一起使用。根据各种形式,发生器102可以被构造用于与不同类型的不同外科装置一起使用,该外科装置包括例如超声外科器械104、电外科或RF外科装置(诸如RF电外科器械106)以及集成了从发生器102同时递送的电外科RF能量和超声能量的多功能外科器械108。尽管在图1所示的形式中,发生器102被显示为与外科器械104,106,108分开,然而在一种形式中,发生器102可与外科器械104,106,108中的任一者整体地形成,以形成一体式外科系统。发生器102包括位于发生器
102控制台的前面板上的输入装置110。输入装置110可包括生成适于对发生器102的操作进行编程的信号的任何合适的装置。发生器102还可包括一个或多个输出装置112。
[0084] 发生器102经由缆线144联接到超声换能器120。超声换能器120和延伸穿过轴126的波导(图2中未示出的波导)可集体形成驱动端部执行器122的超声刀128的超声驱动系统。端部执行器122还可包括夹持臂140,用于将组织夹持在夹持臂140和超声刀128之间。在一种形式中,发生器102可以被构造成能够生成特定电压、电流和/或频率输出信号的驱动信号,所述驱动信号可阶跃或以其他方式修改为具有高分辨率、精度和再现性。
[0085] 仍参照图2,应当理解,外科器械104可包括切换按钮134a,134b,134c的任意组合。例如,外科器械104可被构造成能够具有仅两个切换按钮:切换按钮134a和切换按钮134c,切换按钮134a用于产生最大超声能量输出,切换按钮134c用于产生最大或小于最大功率电平的脉冲输出。这样,发生器102的驱动信号输出构型可为5个连续信号和5或4或3或2或1个脉冲信号。在某些形式中,例如可基于发生器102中的EEPROM设定和/或一个或多个用户功率电平选择来控制特定的驱动信号配置。
[0086] 在某些形式中,可提供双位开关来替代切换按钮134c。例如,外科器械104可包括用于产生最大功率电平的连续输出的切换按钮134a,以及双位切换按钮134b。在第一止动位置中,切换按钮134b可产生小于最大功率电平的连续输出,并且在第二止动位置中,切换按钮134b可产生脉冲输出(例如,根据EEPROM设定,以最大功率电平或小于最大功率电平)。
[0087] 仍参照图2,发生器102的形式可实现与基于器械的数据电路的通信。例如,发生器102可以被构造成能够与第一数据电路136和/或第二数据电路138连通。例如,第一数据电路136可指示老化频率斜率,如本文所述。除此之外或另选地,任何类型的信息均可经由数据电路接口(例如,使用逻辑装置)连通至第二数据电路以存储于其中。此类信息例如可包括其中已使用器械的操作的更新数目和/或其使用的日期和/或时间。在某些形式中,第二数据电路可传输由一个或多个传感器(例如,基于器械的温度传感器)采集的数据。在某些形式中,第二数据电路可从发生器102接收数据并基于所接收的数据向用户提供指示(例如,LED指示或其他可视指示)。第二数据电路138包含在外科装置的多功能外科器械108中。
在一些形式中,第二数据电路138可以类似于本文所述的第一数据电路136的方式实施。器械接口电路可包括用于实现此种连通的第二数据电路接口。在一种形式中,第二数据电路接口可包括三态数字接口,然而也可使用其他接口。在某些形式中,第二数据电路通常可为用于传输和/或接收数据的任何电路。在一种形式中,例如第二数据电路可存储与相关联的特定外科器械相关的信息。此类信息例如可包括型号、序列号、其中已使用外科器械的操作的数目和/或任何其他类型的信息。在一些形式中,第二数据电路138可存储关于相关联的换能器120、端部执行器122或超声驱动系统的电性能和/或超声性能的信息。本文所述的各种过程和技术可由发生器执行。然而,应当理解,在某些示例性形式中,这些过程和技术的全部或部分可由多功能外科器械108的内部逻辑部件139执行。
[0088] 图3是图1的外科系统100的图。在各种形式中,发生器102可包括若干单独的功能元件诸如模块和/或区块。不同的功能元件或模块可以被构造成能够驱动不同种类的外科器械104,106,108。例如,超声发生器驱动电路114可经由缆线142驱动超声装置,诸如超声外科器械104。电外科/RF发生器驱动电路116可经由缆线144驱动电外科器械106。例如,相应的驱动电路114,116可生成用于驱动外科器械104,106,108的相应的驱动信号。在各种形式中,超声发生器驱动电路114(例如,超声驱动电路)和/或电外科/RF发生器驱动电路116(例如,RF驱动电路)各自可与发生器102整体地形成。另选地,驱动电路114,116中的一者或多者可作为电联接到发生器102的单独的电路模块提供。(驱动电路114和116以虚线显示以示出该选项。)此外,在一些形式中,电外科/RF发生器驱动电路116可与超声发生器驱动电路114整体地形成,或反之亦然。此外,在一些形式中,发生器102可被完全省略并且驱动电路114,116可由相应外科器械104,106,108内的处理器或其他硬件来执行。
[0089] 在其他形式中,超声发生器驱动电路114和电外科/RF发生器驱动电路116的电输出可组合成单个驱动电路,以提供能够经由缆线146同时驱动多功能外科器械108与电外科RF和超声能量的单个电信号。多功能外科器械108包括联接到超声刀149的超声换能器120以及端部执行器124中的一个或多个电极,以接收电外科RF能量。在此类具体实施中,组合的RF/超声信号联接到多功能外科器械108。多功能外科器械108包括信号处理部件,以将组合的RF/超声信号分离,使得RF信号可递送到端部执行器124中的电极,并且超声信号可递送到超声换能器120。
[0090] 根据所述形式,超声发生器驱动电路114可产生特定电压、电流和频率例如55,500周每秒(Hz)的一个或多个驱动信号。该一个或多个驱动信号可被提供到超声外科器械104,以及具体地到可例如如本文所述进行操作的换能器120。换能器120和延伸穿过轴126的波导(图2中未示出的波导)可集体形成驱动端部执行器122的超声刀128的超声驱动系统。在一种形式中,发生器102可以被构造成能够生成特定电压、电流和/或频率输出信号的驱动信号,所述驱动信号可阶跃或以其他方式修改为具有高分辨率、精度和再现性。
[0091] 发生器102可被激活以以任何合适的方式向换能器120提供驱动信号。例如,发生器102可包括经由脚踏开关缆线132联接到发生器102的脚踏开关130。临床医生可通过压下脚踏开关130来激活换能器120。此外,或作为脚踏开关130的替代,超声外科器械104的一些形式可利用定位在手持件上的一个或多个开关,当该一个或多个开关被激活时可致使发生器102激活换能器120。在一种形式中,例如,该一个或多个开关可包括一对切换按钮134a,134b(图2)例如以确定外科器械104的操作模式。例如,当切换按钮134a被压下时,超声发生器102可向换能器120提供最大驱动信号,从而使换能器产生最大超声能量输出。压下切换按钮134b可致使超声发生器102向换能器120提供用户可选的驱动信号,从而使换能器产生小于最大值的超声能量输出。除此之外或另选地,外科器械104可包括第二开关(未示出)以例如指示用于操作端部执行器122的钳口的钳口闭合触发器的位置。此外,在一些形式中,超声发生器102可基于钳口闭合触发器的位置被激活(例如,当临床医生压下钳口闭合触发器以闭合钳口时,可施加超声能量)。
[0092] 除此之外或另选地,该一个或多个开关可包括切换按钮134c,当该切换按钮被压下时,致使发生器102提供脉冲输出。脉冲例如可按任何合适的频率和分组提供。在某些形式中,例如,脉冲的功率电平可为与切换按钮134a,134b相关联的功率电平(最大值、小于最大值)。
[0093] 根据所述形式,电外科/RF发生器驱动电路116可生成具有足以使用射频(RF)能量执行双极性电外科的输出功率的一个或多个驱动信号。例如,在双极性电外科应用中,驱动信号可被提供至例如电外科器械106的电极。因此,发生器102可以被构造用于通过将足以处理组织(例如,凝固、烧灼、组织焊接)的电能施加到组织而达到治疗目的。
[0094] 发生器102可包括位于例如发生器102控制台的前面板上的输入装置110(图1)。输入装置110可包括生成适于对发生器102的操作进行编程的信号的任何合适的装置。在操作中,用户可使用输入装置110对发生器102的操作进行编程或以其他方式进行控制。输入装置110可包括生成可由发生器(例如,由包含在发生器中的一个或多个处理器)用来控制发生器102的操作(例如,超声发生器驱动电路114和/或电外科/RF发生器驱动电路116的操作)的信号的任何合适的装置。在各种形式中,输入装置110包括远程连接至通用或专用计算机的按钮、开关、指轮、键盘、小键盘、触摸屏监视器、指向装置中的一者或多者。在其他形式中,例如,输入装置110可包括合适的用户界面,例如显示于触摸屏显示器上的一个或多个用户界面屏幕。因此,通过输入装置110,用户可设定或编程发生器的各种操作参数,诸如例如由超声发生器驱动电路114和/或电外科/RF发生器驱动电路116所生成的一个或多个驱动信号的电流(I)、电压(V)、频率(f)和/或周期(T)。
[0095] 发生器102还可包括位于例如发生器102控制台的前面板上的输出装置112(图1、图3),诸如输出指示器。输出装置112包括用于为用户提供感观反馈的一个或多个装置。此类装置可包括例如视觉反馈装置(例如,视觉反馈装置可包括白炽灯、发光二极管(LED)、图形用户界面、显示器、模拟指示器、数字指示器、条形图显示器、数字字母混合显示器、LCD显示屏幕、LED指示器)、音频反馈装置(例如,音频反馈装置可包括扬声器、蜂鸣器、可听见的计算机产生的音调、经计算机处理的语言、通过语音/语言平台与计算机相互作用的语音用户界面(VUI))或者触觉反馈装置(例如,触觉反馈装置包括任何类型的振动反馈、触觉致动器)。
[0096] 尽管可以举例的方式描述发生器102的某些模块、电路和/或区块,但可理解,可使用更多或更少数目的模块、电路和/或区块,并且仍落入所述形式的范围内。此外,尽管为了便于说明可根据模块、电路和/或区块来描述各种形式,然而此类模块、电路和/或区块可通过一个或多个硬件部件(例如,处理器、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑装置(PLD)、专用集成电路(ASIC)、电路、寄存器)和/或软件部件(例如,程序、子程序、逻辑部件)和/或硬件部件和软件部件的组合来实施。此外,在一些形式中,本文所述的各种模块可利用位于外科器械104,106,108内的相似硬件来实施(即,发生器102可被省略)。
[0097] 在一种形式中,超声发生器驱动电路114和电外科/RF驱动电路116可包括作为固件、软件、硬件或其任意组合实施的一个或多个嵌入式应用。驱动电路114,116可包括各种可执行模块,诸如软件、程序、数据、驱动器、应用程序接口(API)等。该固件可存储在非易失性存储器(NVM)(诸如位屏蔽只读存储器(ROM)或闪速存储器)中。在各种具体实施中,将固件存储在ROM中可保护闪速存储器。NVM可包括其他类型的存储器,包括(例如)可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或电池支持的随机存取存储器(RAM)(诸如动态RAM(DRAM)、双数据率DRAM(DDRAM)和/或同步DRAM(SDRAM))。
[0098] 在一种形式中,驱动电路114,116包括硬件部件,所述硬件部件被实施成用于执行程序指令的处理器,以用于监测外科器械104,106,108的各种可测量特性并生成用于操作外科器械104,106,108的对应输出控制信号。在其中发生器102与外科器械104结合使用的形式中,输出控制信号可在切割和/或凝固操作模式下驱动超声换能器120。外科器械104和/或组织的电特性可被测量并且用于控制发生器102的操作方面和/或作为反馈提供给用户。在其中发生器102与电外科器械106结合使用的形式中,输出控制信号可在切割、凝固和/或脱水模式下向端部执行器124提供电能(例如,RF能量)。电外科器械106和/或组织的电特性可被测量并且用于控制发生器102的操作方面和/或向用户提供反馈。在各种形式中,如在前所述,硬件部件可作为DSP、PLD、ASIC、电路和/或寄存器实施。在一种形式中,处理器可被构造成能够存储和执行计算机软件程序指令,以生成用于驱动外科器械104,106,108的各种部件(诸如超声换能器120和端部执行器122,124)的输出信号功能。
[0099] 图4示出根据一种形式的超声换能器诸如图1至图3所示的超声换能器120的等效电路150。电路150包括第一“动生”支路和第二电容支路,该第一“动生”支路具有限定谐振器的机电性能的串联连接的电感Ls、电阻Rs和电容Cs,该第二电容支路具有静电电容Co。驱动电流Ig可在驱动电压Vg下从发生器接收,其中动生电流Im流过第一支路,并且电流Ig至Im流过电容支路。可通过合适地控制Ig和Vg来实现对超声换能器的机电性能的控制。如上所述,传统发生器架构可包括调谐电感器Lt(在图4中以虚线显示),以用于在并联谐振电路中在某个谐振频率下解调静电电容Co,使得基本上所有发生器的电流输出Ig流过动生支路。这样,通过控制发生器电流输出Ig来实现对动生支路电流Im的控制。然而,调谐电感器Lt对超声换能器的静电电容Co是特定的,并且具有不同静电电容的不同超声换能器需要不同的调谐电感器Lt。此外,因为调谐电感器Lt在某个谐振频率下与静电电容Co的标称值相匹配,所以仅在该频率下才能确保对动生分支电流Im的精确控制,并且当频率随换能器温度向下偏移时,对动生支路电流的精确控制会受损。
[0100] 图1至图3所示的发生器102的形式并不依赖于调谐电感器Lt来监测动生支路电流Im。相反,发生器102可在用于特定超声外科器械104的功率的应用(连同驱动信号电压和电流反馈数据)之间使用静电电容Co的测量值,以在动态和持续的基础上(例如,实时)确定动生支路电流Im的值。因此,此类形式的发生器102能够提供虚拟调谐,以模拟在任何频率下而不只在静电电容Co的标称值所指示的谐振频率下与任何静电电容Co值调谐或谐振的系统。
[0101] 图5是发生器200的简化框图,该发生器是图1至图3所示的发生器102的一种形式用于如本文所述除提供其他有益效果之外还提供无电感器调谐。发生器102的其他细节在共同分配并同时提交的题为“Surgical Generator  For  Ultrasonic  And Electrosurgical Devices”且代理档案号为END6673USNP/100558的专利申请12/896,360中有所描述,该专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。参照图5,发生器200可包括经由功率变压器206与非隔离台204通信的患者隔离台202。功率变压器206的次线圈208包含在隔离台202中并且可包括分接构型(例如,中心分接或非中心分接构型)来限定驱动信号输出210a,210b,210c,以将驱动信号输出至不同外科装置(诸如例如,超声外科器械104和电外科器械106(如图1至图3所示)。具体地讲,驱动信号输出210a,210c可将超声驱动信号(例如,420V RMS驱动信号)输出至超声外科器械104,并且驱动信号输出210b,210c可将电外科RF驱动信号(例如,100V RMS驱动信号)输出至电外科器械106,其中输出210b对应于功率变压器206的中心分接头。
[0102] 在某些形式中,超声驱动信号和电外科驱动信号可同时提供至不同的外科器械和/或具有将超声能量和电外科能量两者递送至组织的能力的单个外科器械,诸如多功能外科器械108(图1和图3)。应当理解,提供至专用电外科器械和/或提供至组合多功能超声/电外科器械的电外科信号可以是治疗电平信号或亚治疗电平信号。例如,超声信号和射频信号可从具有单个输出端口的发生器单独地或同时递送,以便向外科器械提供期望的输出信号,如将在下文更详细地讨论。因此,发生器可组合超声能量和电外科RF能量并且将组合的能量递送到多功能超声/电外科器械。双极电极可被放置在端部执行器的一个或两个钳口上。除了电外科RF能量之外,一个钳口可由超声能量同时驱动。超声能量可用于解剖组织,而电外科RF能量可用于脉管密封。
[0103] 非隔离台204可包括功率放大器212,该功率放大器具有连接至功率变压器206的主线圈214的输出。在某些形式中,功率放大器212可包括推挽放大器。例如,非隔离台204还可包括逻辑装置216,以用于向数模转换器(DAC)218提供数字输出,而该数模转换器(DAC)继而将对应的模拟信号提供至功率放大器212的输入端。在某些形式中,例如除其他逻辑电路之外,逻辑装置216还可包括可编程的阵列(PGA)、现场可编程的门阵列(FPGA)、可编程的逻辑装置(PLD)。因此,由于经由DAC 218控制功率放大器212的输入,逻辑装置216可控制在驱动信号输出210a,210b,210c处出现的驱动信号的多个参数(例如,频率、波形形状、波形振幅)中的任一者。在某些形式中,如下所述,逻辑装置216结合处理器(例如,下文所述的数字信号处理器)可实施多个基于数字信号处理(DSP)的技术和/或其他控制技术,以控制发生器200所输出的驱动信号的参数。
[0104] 可通过开关模式调节器220将功率提供给功率放大器212的电力轨。在某些形式中,开关模式调节器220例如可包括可调式降压调节器。例如,非隔离台204还可包括第一处理器诸如DSP处理器222,在一种形式中,可包括DSP处理器,诸如购自Analog Devices,Norwood,Ma的模拟装置ADSP-21469SHARC DSP,但可在各种形式中采用任何合适的处理器。在某些形式中,DSP处理器222可响应于由DSP处理器222经由模数转换器(ADC)224从功率放大器212接收的电压反馈数据来控制对开关模式功率转换器220的操作。在一种形式中,例如,DSP处理器222可接收经由ADC 224由功率放大器212放大的信号(例如,RF信号)的波形包络作为输入。然后,DSP处理器222可控制开关模式调节器220(例如,经由脉宽调制(PWM)输出),使得提供给功率放大器212的导轨电压跟踪放大的信号的波形包络。通过基于波形包络动态调节功率放大器212的导轨电压,功率放大器212的效率相对于固定导轨电压放大器方案可显著升高。
[0105] 在某些形式中,逻辑装置216结合DSP处理器222可实施直接数字合成器(DDS)控制方案,以控制发生器200所输出的驱动信号的波形形状、频率和/或振幅。在一种形式中,例如,逻辑装置216可通过召回存储在动态更新的查找表(LUT)(诸如RAM LUT)中的波形样本来实施DDS控制技术,该动态更新的查找表可被嵌入在FPGA中。此种控制技术尤其适用于其中在其谐振频率下可通过完全正弦电流驱动超声换能器诸如超声换能器120(图1至图3)的超声应用。因为其他频率可激发寄生谐振,所以最小化或减小动生支路电流的总失真可相应地最小化或减小不可取的谐振效应。因为发生器200所输出的驱动信号的波形形状受输出驱动电路(例如,功率变压器206、功率放大器212)中存在的各种失真源的影响,所以基于驱动信号的电压和电流反馈数据可被输入到技术(诸如由DSP处理器222实施的误差控制技术)中,该技术在动态持续的基础上(例如,实时)通过适当地预失真或修改存储在LUT中的波形样本来补偿失真。在一种形式中,对LUT样本所施加的预失真量或程度可基于所计算的动生支路电流与期望的电流波形形状之间的误差而定,其中所述误差基于逐一样本地确定。这样,预失真的LUT样本在被处理穿过驱动电路时,可使动生支路驱动信号具有所期望的波形形状(例如,正弦形状),以最佳地驱动超声换能器。因此,在此类形式中,当考虑到失真效应时,LUT波形样本将不呈现驱动信号的期望波形形状,而是呈现要求最终产生动生支路驱动信号的期望波形形状的波形形状。
[0106] 非隔离台204还可包括经由相应的隔离变压器230,232联接到功率变压器206的输出端的ADC 226和ADC 228,以用于分别对发生器200所输出的驱动信号的电压和电流进行采样。在某些形式中,ADC 226,228可被构造成能够以高速(例如,80MSPS)进行采样,以能够对驱动信号进行过采样。在一种形式中,例如ADC 226,228的采样速度可实现驱动信号的约200x(根据频率而定)的过采样。在某些形式中,可通过令单个ADC经由二路式多路复用器接收输入电压和电流信号来执行ADC 226,228的采样操作。通过在发生器200的形式中使用高速采样,除别的之外,还可实现对流过动生支路的复杂电流的计算(这在某些形式中可用于实施本文所述的基于DDS的波形形状控制)、对采样信号进行精确的数字滤波、以及以高精度计算实际功耗。ADC226,228所输出的电压和电流反馈数据可由逻辑装置216接收并处理(例如,FIFO缓冲、多路复用),并且被存储在数据存储器中,以供例如DSP处理器222后续检索。如上所述,电压和电流反馈数据可用作至技术的输入,以用于在动态持续的基础上预失真或修改LUT波形样本。在某些形式中,当采集到电压和电流反馈数据对时,可能需要基于由逻辑装置216输出的对应LUT样本或以其他方式与该对应LUT样本相关联来对每个存储的电压和电流反馈数据对进行索引。以这种方式使LUT样本与电压和电流反馈数据同步有助于预失真技术的正确定时和稳定性
[0107] 在某些形式中,可使用电压和电流反馈数据来控制驱动信号的频率和/或振幅(例如,电流振幅)。在一种形式中,例如,可使用电压和电流反馈数据来确定阻抗相位。然后,可控制驱动信号的频率以最小化或减小所确定的阻抗相位与阻抗相位设定点(例如,0°)之间的差值,从而最小化或减小超声失真的影响并相应地提高阻抗相位测量的精确度。相位阻抗和频率控制信号的确定可在DSP处理器222中实现,例如,其中频率控制信号作为输入被提供至逻辑装置216所实施的DDS控制技术。
[0108] 在另一形式中,例如可监测电流反馈数据,以便将驱动信号的电流振幅保持在电流振幅设定点。电流振幅设定点可直接指定或基于特定的电压振幅和功率设定点而间接地确定。在某些形式中,例如可通过DSP处理器222中的控制技术(例如,PID控制技术)来实现对电流振幅的控制。由控制技术控制以适当地控制驱动信号的电流幅值的变量可包括:例如,存储在逻辑装置216中的LUT波形样本的标度和/或经由DAC 234的DAC 218(其将输入提供给功率放大器212)的满标度输出电压
[0109] 非隔离台204还可包括第二处理器诸如UI处理器236,以用于除别的之外还提供用户界面(UI)功能。在一种形式中,UI处理器236可包括例如购自Atmel Corporation,San Jose,CA的具有ARM 926EJ-S核的Atmel AT91SAM9263处理器。例如,UI处理器236所支持的UI功能的示例可包括听觉和视觉用户反馈、与外围装置(例如,经由通用串行总线(USB)接口)的通信、与脚踏开关130的通信、与输入装置118(例如,触摸屏显示器)的通信、以及与输出装置112(例如,扬声器)的通信,如图3所示。UI处理器236可(例如,经由串行外围接口(SPI)总线)与DSP处理器222和逻辑装置216通信。尽管UI处理器236可主要支持UI功能,然而在某些形式中,其也可与DSP处理器222配合以减缓风险。例如,UI处理器236可被编程用于监测用户输入和/或其他输入(例如,触摸屏输入、脚踏开关130输入(图3)、温度传感器输入)的各个方面,并且当检测到错误状况时停用发生器200的驱动输出。
[0110] 在某些形式中,例如,DSP处理器222与UI处理器236两者可确定并监测发生器200的操作状态。对于DSP处理器222,发生器200的操作状态可指示例如由DSP处理器222实施的是哪些控制和/或诊断过程。对于UI处理器236,发生器200的操作状态可指示例如呈现给用户的是哪些用户界面元素(例如,显示屏、声音)。相应的DSP处理器和UI处理器222,236可独立地保持发生器200的当前操作状态并且识别和评估当前操作状态的可能转变。DSP处理器222可作为此关系中的主体起作用并且确定何时发生操作状态之间的转变。UI处理器236可察觉到操作状态之间的有效转变并且可证实某个特定的转变是否适当。例如,当DSP处理器
222指示UI处理器236转变到特定状态时,UI处理器236可验证所要求的转变是否有效。如果UI处理器236确定状态之间所要求的转变是无效的,则UI处理器236可使发生器200进入故障模式。
[0111] 非隔离台204还可包括控制器238,以用于监测输入装置110(例如,用于接通和断开发生器200的电容触摸传感器、电容触摸屏,例如如图1和图3所示)。在某些形式中,控制器238可包括至少一个处理器和/或与UI处理器236通信的其他控制器装置。在一种形式中,例如,控制器238可包括被构造成能够监测经由一个或多个电容触摸传感器提供的用户输入的处理器(例如,可购自Atmel的Mega168 8位控制器)。在一种形式中,控制器238可包括触摸屏控制器(例如可购自Atmel的QT5480触摸屏控制器),以控制和管理对来自电容触摸屏的触摸数据的采集。
[0112] 在某些形式中,当发生器200处于“功率关”状态时,控制器238可继续接收操作功率(例如,经由来自发生器200的电源的线)。这样,控制器238可继续监测输入装置110(例如,位于发生器200的前面板上的电容触摸传感器),以用于接通和断开发生器200。当发生器200处于功率关状态时,如果检测到用户激活“接通/断开”输入装置110,则控制器238可唤醒电源(例如,启用电源的一个或多个DC/DC电压转换器的操作)。控制器238可因此启动使发生器200转变至“功率开”状态的序列。相反,当发生器200处于功率开状态时,如果检测到“接通/断开”输入装置110的激活,则控制器238可启动使发生器200转变至功率关状态的序列。在某些形式中,例如,控制器238可向UI处理器236报告“接通/断开”输入装置110的激活,该处理器继而实施所需的过程序列以使发生器200转变至功率关状态。在此类形式中,在建立功率开状态之后控制器238可不具有从发生器200移除功率的独立能力。
[0113] 在某些形式中,控制器238可使发生器200提供听觉或其他感观反馈,以警示用户功率开或功率关序列已被启动。可在功率开或功率关序列开始时以及在与序列相关联的其他过程开始之前提供此类警示。
[0114] 在某些形式中,隔离台202可包括器械接口电路240,例如以在外科装置的控制电路(例如,包括手持件开关的控制电路)与非隔离台204的部件(诸如例如可编程逻辑装置216、DSP处理器222和/或UI处理器236)之间提供通信接口。器械接口电路240可经由通信链路(诸如例如基于红外(IR)的通信链路)与非隔离台204的部件交换信息,该通信链路在台
202,204之间保持合适程度的电绝缘。例如,可使用由隔离变压器提供动力的低跌落电压调节器为器械接口电路240提供动力,所述隔离变压器从非隔离台204被驱动。
[0115] 在一种形式中,器械接口电路240可包括与信号调节电路242通信的逻辑装置242(例如,逻辑电路、可编程逻辑电路、PGA、FPGA、PLD)。信号调节电路244可以被构造成能够从逻辑电路242接收周期信号(例如,2kHz的矩形波),以生成具有相同频率的双极询问信号。例如,可使用由差分放大器馈送的双极性电流源生成询问信号。询问信号可被发送至外科装置控制电路(例如,通过使用将发生器200连接至外科装置的缆线中的导电对)并被监测以确定控制电路的状态或配置。控制电路可包括多个开关、电阻器和/或二极管,以修改询问信号的一个或多个特性(例如,幅值、整流),使得控制电路的状态或配置基于该一个或多个特性是唯一可辨别的。在一种形式中,例如信号调节电路244可包括ADC,以用于产生由于询问信号通过控制电路而出现在控制电路输入中的电压信号的样本。随后,逻辑装置242(或非隔离台204的部件)可基于ADC样本来确定控制电路的状态或配置。
[0116] 在一种形式中,器械接口电路240可包括第一数据电路接口246,以实现逻辑电路242(或器械接口电路240的其他元件)与设置在外科装置中或以其他方式与外科装置相关联的第一数据电路之间的信息交换。在某些形式中,例如第一数据电路136(图2)可设置在整体地附接到外科装置手持件的缆线中,或设置在用于使特定的外科装置类型或模型与发生器200交接的适配器中。第一数据电路136可以任何合适的方式实施且可根据包括(例如)本文关于第一电路136所述的任何合适的协议与发生器通信。在某些形式中,第一数据电路可包括非易失性存储装置,诸如电可擦除的可编程的只读存储器(EEPROM)装置。在某些形式中并且再次参见图5,第一数据电路接口246可与逻辑装置242分开实施并且包括合适的电路(例如,离散的逻辑装置、处理器),以实现可编程逻辑装置242与第一数据电路之间的通信。在其他形式中,第一数据电路接口246与逻辑装置242可以是一体式的。
[0117] 在某些形式中,第一数据电路136(图2)可存储与相关联的特定外科装置有关的信息。此类信息例如可包括型号、序号、其中使用外科装置的操作的数目和/或任何其他类型的信息。该信息可被器械接口电路1098(例如,通过逻辑装置242)读取、被传输至非隔离台204的部件(例如,至逻辑装置216、DSP处理器222和/或UI处理器236),以经由输出装置112(图1和图3)呈现给用户和/或控制发生器200的功能或操作。另外,任何类型的信息均可经由第一数据电路接口246(例如,使用逻辑装置242)被发送至第一数据电路136以存储于其中。此类信息例如可包括其中已使用外科装置的操作的更新数目和/或其使用的日期和/或时间。
[0118] 如前所述,外科器械能够从手持件拆下(例如,如图1和图2所示,换能器120和轴126能够从超声外科器械104的手持件105拆下)以促进仪器的可互换性和/或可处置性。在此类情形中,常规发生器的识别所使用特定器械构型和相应地优化控制和诊断过程的能力可受限。然而,从兼容性度来看,通过对外科装置器械添加可读数据电路来解决此问题是有问题的。例如,设计外科装置来保持与缺少必备数据读取功能的发生器的向后兼容可能由于例如不同的信号方案、设计复杂性和成本而不切实际。本文所述器械的形式通过使用数据电路来解决这些问题,所述数据电路可经济地实施于现有外科器械中并具有最小的设计变化,以保持外科装置与电流发生器平台的兼容性。
[0119] 参照图1至图3和图5,另外,发生器200的形式可实现与基于器械的数据电路的通信。例如,发生器200可被构造成能够与包含在超声外科器械104(例如,和/或另一外科器械106,108)中的第二数据电路138进行通信。在一些形式中,第二数据电路138可以类似于本文所述的第一数据电路136的方式实施。器械接口电路240可包括用于实现此种通信的第二数据电路接口248。在一种形式中,第二数据电路接口248可包括三态数字接口,然而也可使用其他接口。在某些形式中,第二数据电路通常可为用于传输和/或接收数据的任何电路。
在一种形式中,例如第二数据电路可存储与相关联的特定外科器械相关的信息。此类信息例如可包括型号、序列号、其中已使用外科器械的操作的数目和/或任何其他类型的信息。
在一些形式中,第二数据电路138可存储关于相关联的换能器120、端部执行器122或超声驱动系统的电性能和/或超声性能的信息。例如,第一数据电路136可指示老化频率斜率,如本文所述。除此之外或另选地,任何类型的信息均可经由第二数据电路接口248(例如,使用逻辑装置242)被发送至第二数据电路以存储于其中。此类信息例如可包括其中已使用外科器械的操作的更新数目和/或其使用的日期和/或时间。在某些形式中,第二数据电路可传输由一个或多个传感器(例如,基于器械的温度传感器)采集的数据。在某些形式中,第二数据电路可从发生器200接收数据并基于所接收的数据向用户提供指示(例如,LED指示或其他可视指示)。
[0120] 在某些形式中,第二数据电路和第二数据电路接口248可被构造成使得可实现逻辑装置242与第二数据电路之间的通信而无需提供用于此目的的附加导体(例如,用于将手持件连接至发生器200的缆线的专用导体)。在一种形式中,例如可使用实施于现有缆线(诸如,用于将询问信号从信号调节电路244传输至手持件中的控制电路的导体中的一个导体)上的单总线通信方案而使信息以通信方式到达和离开第二数据电路。这样,可最小化或减少原本可能必要的外科装置的设计变化或修改。此外,因为在共用物理通道上实施的不同类型的通信可为频带分离的,所以第二数据电路的存在对于不具有必备数据读取功能的发生器而言可为“隐形的”,因此能够实现外科装置器械的向后兼容性。
[0121] 在某些形式中,隔离台202可包括至少一个阻挡电容器250-1,该至少一个阻挡电容器连接至驱动信号输出端210b以防止DC电流流向患者。例如,可要求信号阻挡电容器符合医疗规则或标准。尽管相对而言单电容器设计中很少出现错误,然而此类错误可造成不良后果。在一种形式中,可设置有与阻挡电容器250-1串联的第二阻挡电容器250-2,其中例如通过ADC 252来监测从阻挡电容器250-1与250-2之间的点发生的电流渗漏,以对渗漏电流所感应的电压进行采样。这些样本例如可由逻辑装置242接收。基于渗漏电流的变化(如图5的形式中的电压样本所指示),发生器200可确定阻挡电容器250-1,250-2中的至少一个何时出现故障。因此,图5的形式提供了优于具有单个故障点的单个电容器设计的益处。
[0122] 在某些形式中,非隔离台204可包括电源254,以用于在适当的电压和电流下输出DC功率。电源可包括例如400W的电源以用于输出48VDC的系统电压。电源254还可包括一个或多个DC/DC电压转换器256,以用于接收电源的输出,以在发生器200的各种部件所需的电压和电流下产生DC输出。如上文结合控制器238所述,当控制器238检测到用户激活“接通/断开”输入装置110(图3)以启用DC/DC电压转换器256的操作或唤醒DC/DC电压转换器256时,DC/DC电压转换器256中的一者或多者可从控制器238接收输入。
[0123] 重新参照图1,根据对外科系统100的各种形式的操作细节的描述,通常可就采用包括输入装置110和发生器102的外科器械来切割和凝固组织的过程进一步描述上述外科系统100的操作。虽然结合操作细节描述了具体过程,但可理解,该过程只是提供了外科系统100可如何实施本文所述的一般功能的示例。此外,除非另外指明,否则给定的过程不一定按照本文呈现的次序执行。如前所讨论,可采用输入装置110来编程外科器械104,106,108的输出(例如,阻抗、电流、电压、频率)。
[0124] 图6示出了根据本公开的一个方面的包括一种形式的驱动系统302的发生器300。发生器300类似于结合图1和图5描述的发生器102,200。发生器300产生用于驱动超声换能器的超声电信号,也称为驱动信号。驱动系统302是柔性的并且可在为驱动超声换能器306而设定的期望的频率和功率电平下生成超声电输出驱动信号304。在各种形式中,发生器
300可包括诸如模块和/或区块的多个单独的功能元件。尽管可通过举例描述某些模块、电路和/或区块,但可理解,可使用更多或更少数目的模块、电路和/或区块,并仍落在所述形式的范围内。此外,尽管为了便于说明可根据模块、电路和/或区块来描述各种形式,然而此类模块、电路和/或区块可通过一个或多个硬件部件(例如,处理器、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑装置(PLD)、专用集成电路(ASIC)、电路、寄存器)和/或软件部件(例如,程序、子程序、逻辑部件)和/或硬件部件和软件部件的组合来实施。
[0125] 在一种形式中,发生器300的驱动系统302可包括作为固件、软件、硬件或它们的任意组合实施的一个或多个嵌入式应用。驱动系统302可包括各种可执行模块,诸如软件、程序、数据、驱动器、应用程序接口(API)等。该固件可存储在非易失性存储器(NVM)(诸如位屏蔽只读存储器(ROM)或闪速存储器)中。在各种具体实施中,将固件存储在ROM中可保护闪速存储器。NVM可包括其他类型的存储器,包括(例如)可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或电池支持的随机存取存储器(RAM)(诸如动态RAM(DRAM)、双数据率DRAM(DDRAM)和/或同步DRAM(SDRAM))。
[0126] 在一种形式中,驱动系统302包括硬件部件,所述硬件部件被实施成用于执行程序指令的处理器308,以用于监测超声外科器械104(图1)的各种可测量特性并生成作为用于在切割和/或凝固操作模式下驱动超声换能器306的输出信号的各种功能。本领域的技术人员应当理解,发生器300和驱动系统302可包括更多或更少的部件,并且为了简明和清楚起见,本文仅描述了简化版本的发生器300和驱动系统302。在各种形式中,如在前所述,硬件部件可作为DSP、PLD、ASIC、电路和/或寄存器实施。在一种形式中,处理器308可被构造成能够存储和执行计算机软件程序指令,以生成用于驱动超声外科器械104(图1)的各种部件(诸如超声换能器306、端部执行器和/或刀340)的输出信号功能。
[0127] 在一种形式中,在一个或多个软件程序调度程序的控制下,处理器308执行根据所述形式的方法以产生函数,所述函数由包括电流(I)、电压(V)和/或针对各种时间间隔或周期(T)的频率(f)的驱动信号的分段波形形成。驱动信号的分段波形可通过形成多个时间间隔的常值函数的分段线性组合生成,所述常值函数通过改变发生器300驱动信号例如输出驱动电流(I)、电压(V)和/或频率(f)来创建。时间间隔或周期(T)可以是预先确定的(例如,固定的和/或由用户编程的)或者可以是可变的。可变时间间隔可通过以下方法限定:将驱动信号设定为第一值,以及在监测的特性中检测到变化之前,将驱动信号保持为该值。监测的特性的示例可包括(例如)换能器阻抗、组织阻抗、组织发热、组织横切、组织凝固等等。发生器300所生成的超声驱动信号包括但不限于能够以各种振动模式激发超声换能器306的超声驱动信号,所述振动模式诸如例如为主要纵向模式及其谐波以及弯曲和扭转振动模式。
[0128] 在一种形式中,可执行模块包括存储在存储器中的一种或多种技术310,当执行这些技术时,使处理器308产生由包括电流(I)、电压(V)和/或针对各种时间间隔或周期(T)的频率(f)的驱动信号的分段波形形成的函数。驱动信号的分段波形可通过形成两个或更多个时间间隔的常值函数的分段线性组合生成,所述常值函数通过改变发生器300的输出驱动电流(I)、电压(V)和/或频率(f)来创建。根据所述一个或多个技术310,可针对时间的预定固定时间间隔或周期(T)或时间的可变时间间隔或周期产生驱动信号。在处理器308的控制下,发生器300以特定分辨率上下改变(例如,随时间递增或递减)电流(I)、电压(V)和/或频率(f)持续预定的周期(T),或者直到检测到预先确定的条件,诸如所监测的特性(例如,换能器阻抗、组织阻抗)的改变。在编程的递增或递减中,所述阶跃可变化。如果需要其他阶跃,则发生器300可适应性地基于测量到的系统特性增加或减少阶跃。
[0129] 在操作中,用户可利用位于发生器300的控制台的前面板上的输入装置312对发生器300的操作进行编程。输入装置312可包括生成信号314的任何合适的装置,所述信号可被施加到处理器308以控制发生器300的操作。在各种形式中,输入装置312包括远程连接至通用或专用计算机的按钮、开关、指轮、键盘、小键盘、触摸屏监视器、指向装置。在其他形式中,输入装置312可包括合适的用户界面。因此,通过输入装置312,用户可设定或编程电流(I)、电压(V)、频率(f)和/或周期(T),以对发生器300的输出函数进行编程。随后处理器308通过将在线信号316发送到输出指示器318来显示选定的功率电平。
[0130] 在各种形式中,输出指示器318可为外科医生提供视觉、听觉和/或触觉反馈,以指示外科手术的状态,诸如(例如)基于测量到的超声外科器械104的特性(图1)(例如换能器阻抗、组织阻抗或随后描述的其他测量)来指示组织切割和凝固何时完成。通过举例而非限制的方式,视觉反馈包括任何类型的视觉指示装置,包括白炽光灯或发光二极管(LED)、图形用户界面、显示器、模拟指示器、数字指示器、柱状图显示器、数字字母显示器。通过举例而非限制的方式,听觉反馈包括任何类型的蜂鸣器、计算机产生的音调、计算机化语音、通过声音/语音平台与计算机相互作用的声音用户界面(VUI)。通过举例而非限制的方式,触觉反馈包括通过接纳柄部组件的器械提供的任何类型的振动反馈。
[0131] 在一种形式中,处理器308可被构造成能够或被编程用于生成数字电流驱动信号320和数字频率信号322。这些驱动信号320,322被施加到直接数字合成器(DDS)电路324,以调节至超声换能器306的输出驱动信号304的振幅和频率(f)。DDS电路324的输出被施加到放大器326,所述放大器的输出被施加到变压器328。变压器328的输出为施加到超声换能器
306的输出驱动信号304,所述换能器通过波导联接至刀340。
[0132] 在一种形式中,发生器300包括一个或多个测量模块或部件,该一个或多个测量模块或部件可被构造成能够监测超声外科器械104(图1)的可测量特性。在所示形式中,可采用处理器308来监测和计算系统特性。如图所示,处理器308通过监测提供至超声换能器306的电流和施加到超声换能器306的电压来测量换能器306的阻抗Z。在一种形式中,采用电流感测电路330来感测施加到超声换能器306的电流,并且采用电压感测电路332来感测施加到超声换能器306的输出电压。这些信号可通过模拟多路复用器334电路或开关电路布置被施加到模数转换器336(ADC)。模拟多路复用器334将合适的模拟信号路由至ADC 336,以用于转换。在其他形式中,可采用多个ADC336来替代多路复用器334电路用于每一个测量的特性。处理器308接收ADC336的数字输出338,并基于电流和电压的测量值计算换能器阻抗Z。处理器308调节输出驱动信号304,使得所述驱动信号可产生期望的功率与负载的曲线关系。根据已编程的技术310,处理器308可响应于换能器阻抗Z以任何合适的增量或减量改变驱动信号320(例如,电流或频率)。
[0133] 根据图1所示外科系统100的各种形式的操作性细节,可根据采用外科器械针对切割和凝固血管的处理来进一步地描述上述外科系统100的操作,所述外科器械包括输入装置110和参照图6描述的驱动系统302的换能器阻抗测量能力。虽然结合操作细节描述了具体过程,但可理解,该过程只是提供了外科系统100可如何实施本文所述的一般功能的示例。此外,除非另外指明,否则给定的过程不一定按照本文呈现的次序执行。
[0134] 图7示出了包括组织阻抗模块442的发生器400的驱动系统的一个方面。驱动系统402生成超声电子驱动信号404,以驱动超声换能器406。在一个方面,组织阻抗模块442可被构造成能够测量抓持在刀440和夹持臂组件444之间的组织的阻抗Zt。组织阻抗模块442包括RF振荡器446、电压感测电路448和电流感测电路450。电压和电流感测电路448,450响应施加到刀440电极上的RF电压Vrf和流过刀440电极、组织和夹持臂组件444的导电部分的RF电流irf。来自电流感测电路430和电压感测电路432的感测电流Irf和感测电压Vrf通过ADC 
436经由模拟多路复用器434被转换成数字形式。处理器408接收ADC 436的数字化输出438,并通过计算由电压感测电路448和电流感测电路450测量到的RF电压Vrf与电流Irf的比率来确定组织阻抗Zt。
[0135] 在一种形式中,处理器408可被构造成能够或被编程用于生成数字电流信号420和数字频率信号422。这些信号420,422被施加到直接数字合成器(DDS)电路424,以调节至换能器406的电流输出信号404的振幅和频率(f)。DDS电路424的输出被施加到放大器426,所述放大器的输出被施加到变压器428。变压器428的输出为施加到超声换能器406的信号404,所述换能器通过波导联接至刀440。
[0136] 在一个方面,可通过感测组织阻抗Zt来检测肌肉内层和组织的横切。因此,组织阻抗Zt的检测与自动化处理可以是一体式的,所述自动化处理用于在横切组织之前将肌肉内层与外膜外层分离,而不引起通常在共振时引起的显著的发热量。
[0137] 在一种形式中,施加到刀440电极的RF电压vrf和流过刀440电极、组织和夹持臂组件444的导电部分的RF电流Irf适用于脉管密封和/或解剖。因此,发生器400的RF功率输出可被选择用于非治疗功能诸如组织阻抗测量以及治疗功能诸如脉管密封和/或解剖。应当理解,在本公开的上下文中,超声和RF电外科能量可由发生器单独地或同时提供。
[0138] 在操作中,用户可利用位于发生器400的控制台的前面板上的输入装置412对发生器400的操作进行编程。输入装置412可包括生成信号414的任何合适的装置,所述信号可被施加到处理器408以控制发生器400的操作。在各种形式中,输入装置412包括远程连接至通用或专用计算机的按钮、开关、指轮、键盘、小键盘、触摸屏监视器、指向装置。在其他形式中,输入装置412可包括合适的用户界面。因此,通过输入装置412,用户可设定或编程电流(I)、电压(V)、频率(f)和/或周期(T),以对发生器400的函数输出进行编程。随后处理器408通过将在线信号416发送到输出指示器418来显示选定的功率电平。
[0139] 在各种形式中,由输出指示器418提供反馈。输出指示器418在以下应用中特别有用:其中被端部执行器操纵的组织脱离用户的视野并且用户看不见组织中何时发生状态变化。输出指示器418向用户传达组织状态已发生改变。如前所讨论的,输出指示器418可被构造成能够向用户提供各种类型的反馈,包括但不限于视觉、听觉和/或触觉反馈,以指示用户(例如,外科医生、临床医生)组织已发生组织的状态或状况变化。通过举例而非限制的方式,如前所论,视觉反馈包括任何类型的视觉指示装置,包括白炽光灯或LED、图形用户界面、显示器、模拟指示器、数字指示器、柱状图显示器、数字字母显示器。通过举例而非限制的方式,听觉反馈包括任何类型的蜂鸣器、计算机产生的音调、计算机化语音、通过声音/语音平台与计算机相互作用的VUI。通过举例而非限制的方式,触觉反馈包括通过接纳柄部组件的器械提供的任何类型的振动反馈。组织状态的改变可基于如前所述的换能器和组织阻抗测量或基于电压、电流和频率测量来确定。
[0140] 在一种形式中,包括计算机可读指令的各种可执行模块(例如,算法410)可由发生器400的处理器408部分执行。在各种形式中,关于技术所述的操作可被实施成:一个或多个软件部件,例如,程序、子程序、逻辑部件;一个或多个硬件部件,例如,处理器、DSP、PLD、ASIC、电路、寄存器;和/或软件与硬件的组合。在一种形式中,执行这些技术的可执行指令可存储在存储器中。当被执行时,所述指令使得处理器408确定组织状态的变化并通过输出指示器418向用户提供反馈。根据此类可执行指令,处理器408监测并评估可从发生器400获得的电压、电流和/或频率信号样本,并根据对这些信号样本的评估来确定组织状态是否发生变化。如以下的进一步描述,组织状态的变化可基于超声器械的类型和激发所述器械的功率电平来确定。响应所述反馈,可通过用户控制或可自动或半自动地控制超声外科器械的操作模式。
[0141] 如上所述,单个输出发生器可通过单个端口递送RF能量和超声能量,并且这些信号可分开或同时递送到端部执行器以处理组织。单个输出端口发生器可包括具有多个分接头的单个输出变压器,以根据正在执行的组织处理类型向端部执行器提供功率(RF能量或超声能量)。例如,发生器可通过以下方式递送能量:采用较高的电压和较低的电流以驱动超声换能器,根据需要采用较低的电压和较高的电流以驱动用于密封组织的电极,或者使用单极或双极电外科电极采用凝固波形进行点凝固。来自发生器的输出波形可被操纵、切换或过滤,以向外科器械的端部执行器提供期望的频率。
[0142] 图8示出了用于将多种能量模态递送到外科器械的发生器500的示例。发生器500类似于结合图1描述的发生器102,并且包括图5至图7所示的发生器200,300,400的功能。为了使公开内容简洁和清楚,在下文中,结合为高级框图表示的发生器500描述各种逻辑流程图。因此,读者被引导至图5至图7中发生器200,300,400的功能块的描述以了解附加细节,这些附加细节对于理解和实践下文结合发生器500描述的逻辑流程图而言可能是必需的。
[0143] 重新转到图8,发生器500提供射频和超声信号以将能量递送到外科器械。射频和超声信号可单独或组合提供,并且可同时提供。如上所述,至少一个发生器输出可通过单个端口递送多种能量模态(例如,超声、双极或单极RF、不可逆和/或可逆电穿孔和/或微波能量等),并且这些信号可分开或同时递送到端部执行器以处理组织。发生器500包括联接到波形发生器504的处理器502。处理器502和波形发生器504被构造成能够基于存储在联接到处理器502的存储器中的信息来生成各种信号波形,为了本公开清楚起见而未示出。与波形相关联的数字信息被提供给波形发生器504,该波形发生器包括一个或多个数模(DAC)转换器以将数字输入转换成模拟输出。模拟输出被馈送到放大器1106用于信号调节和放大。放大器506的经调节和放大的输出端联接到功率变压器508。信号通过功率变压器508联接到患者隔离侧的次级侧。第一能量模态的第一信号被提供给被标记为ENERGY1和RETURN的端子之间的外科器械。第二能量模态的第二信号联接到电容器510两端并被提供给被标记为ENERGY2和RETURN的端子之间的外科器械。应当理解,可输出超过两种能量模态,并且因此下标“n”可被用来指定可提供多至n个ENERGYn端子,其中n是大于1的正整数。还应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,可提供多至“n”个返回路径RETURNn。
[0144] 第一电压感测电路512联接到被标记为ENERGY1和RETURN路径的端子的两端,以测量其间的输出电压。第二电压感测电路524联接到被标记为ENERGY2和RETURN路径的端子的两端,以测量其间的输出电压。如图所示,电流感测电路514与功率变压器508的次级侧的RETURN支路串联设置,以测量任一能量模态的输出电流。如果为每种能量模态提供不同的返回路径,则应在每个返回支路中提供单独的电流感测电路。第一电压感测电路和第二电压感测电路512,524的输出被提供给相应的隔离变压器516,522,并且电流感测电路514的输出被提供给另一隔离变压器518。功率变压器508(非患者隔离侧)的初级侧上的隔离变压器516,518,522的输出被提供给一个或多个模数转换器526(ADC)。ADC 526的数字化输出被提供给处理器502用于进一步处理和计算。可采用输出电压和输出电流反馈信息来调整提供给外科器械的输出电压和电流,并且计算输出阻抗等参数。处理器502和患者隔离电路之间的输入/输出通信通过接口电路520提供。传感器也可通过接口520与处理器502电连通。
[0145] 在一个方面,阻抗可由处理器502通过将联接在被标记为ENERGY1/RETURN的端子两端的第一电压感测电路512或联接在被标记为ENERGY2/RETURN的端子两端的第二电压感测电路524的输出除以与功率变压器508的次级侧的RETURN支路串联设置的电流感测电路514的输出来确定。第一电压感测电路和第二电压感测电路512,524的输出被提供给单独的隔离变压器516,522,并且电流感测电路514的输出被提供给另一隔离变压器516。来自ADC 
526的数字化电压和电流感测测量值被提供给处理器502用于计算阻抗。例如,第一能量模态ENERGY1可以是超声能量,并且第二能量模态ENERGY2可以是RF能量。然而,除了超声和双极或单极RF能量模态之外,其他能量模态还包括不可逆和/或可逆电穿孔和/或微波能量等。而且,虽然图8所示的示例示出了可为两种或更多种能量模态提供单个返回路径RETURN,但在其他方面,可为每种能量模态ENERGYn提供多个返回路径RETURNn。因此,如本文所述,超声换能器阻抗可通过将第一电压感测电路512的输出除以电流感测电路514的输出来测量,并且组织阻抗可通过将第二电压感测电路524的输出除以电流感测电路514的输出来测量。
[0146] 如图8所示,包括至少一个输出端口的发生器500可包括具有单个输出端和多个分接头的功率变压器508,以例如根据正在执行的组织处理类型以一种或多种能量模态(诸如超声、双极或单极RF、不可逆和/或可逆电穿孔和/或微波能量等)的形式向端部执行器提供功率。例如,发生器500可通过以下方式递送能量:采用较高的电压和较低的电流以驱动超声换能器,采用较低的电压和较高的电流以驱动RF电极用于密封组织,或者使用单极或双极RF电外科电极采用凝固波形进行点凝固。来自发生器500的输出波形可被操纵、切换或过滤,以向外科器械的端部执行器提供频率。超声换能器与发生器500输出端的连接将优选地位于被标记为ENERGY1和RETURN的输出端之间,如图8所示。在一个示例中,RF双极电极与发生器500输出端的连接将优选地位于被标记为ENERGY2和RETURN的输出端之间。在单极输出的情况下,优选的连接将是ENERGY2输出端的有源电极(例如,铅笔或其他探头)以及连接至RETURN输出端的合适的返回垫。
[0147] 在其他方面,结合图1至图3和图5至图8所述的发生器102,200,300,400,500、超声发生器驱动电路114和/或如结合图3所述的电外科/RF驱动电路116可以与结合图1和图2所述的外科器械104,106,108中的任一者整体地形成。因此,结合发生器102,200,300,400,500中的任一者所述的处理器、数字信号处理器、电路、控制器、逻辑装置、ADC、DAC、放大器、转换器、变压器、信号调节器、数据接口电路、电流和电压感测电路、直接数字合成电路、多路复用器(模拟或数字)、波形发生器、RF发生器、存储器等中的任何一个可位于外科器械
104,106,108内,或者可从外科器械104,106,108远程定位并且经由有线和/或无线电连接件联接到外科器械。
[0148] 在图9至图13中示出了代表用于从发生器递送的能量的波形的示例。图9示出了示例曲线图600,其示出了出于比较目的叠加在相同时间和电压标度上的代表RF输出信号602和超声输出信号604的第一单个波形和第二单个波形。这些输出信号602,604被提供在图8所示的发生器500的ENERGY输出端处。时间(t)沿水平轴显示,并且电压(V)沿竖直轴显示。RF输出信号602的频率为约330kHz RF,并且峰间电压为±1V。超声输出信号604的频率为约
55kHz,并且峰间电压为±1V。应当理解,沿水平轴的时间(t)标度和沿竖直轴的电压(V)标度出于比较目的而被归一化,并且可以是不同的实际具体实施,或者代表其他电学参数诸如电流。
[0149] 图10示出了图9所示的两个输出信号602,604的总和的示例曲线图610。时间(t)沿水平轴显示,并且电压(V)沿竖直轴显示。图9所示的RF输出信号602和超声输出信号604的总和产生具有2V峰间电压的组合输出信号612,该组合输出信号是图9所示的原始RF信号和超声信号的幅值(1V峰间电压)的两倍。原始幅值的两倍幅值可能会引起发生器的输出部分出现问题,诸如失真、饱和、输出的限幅或输出元件上的应力。因此,具有多个处理部件的单个组合输出信号612的管理是图8所示的发生器500的重要方面。有多种方法可实现这种管理。在一种形式中,两个RF输出信号或超声输出信号602,604中的一者可取决于另一输出信号的峰值。
[0150] 例如,图11示出了示例曲线图620,该曲线图示出了代表图9所示的输出信号602,604的因变和的组合输出信号622。时间(t)沿水平轴显示,并且电压(V)沿竖直轴显示。如图
11所示,图9的RF输出信号602分量取决于图9的超声输出信号604分量的峰值,使得当预计超声峰值时,该因变和的组合输出信号622的RF输出信号分量的幅值减小。如图11中的示例曲线图620所示,峰值已从2降至1.5。在另一种形式中,输出信号中的一者是另一输出信号的函数。
[0151] 例如,图11示出了示例曲线图630,该曲线图示出了代表图9所示的输出信号602,604的因变和的输出信号632。时间(t)沿水平轴显示,并且电压(V)沿竖直轴显示。如图12所示,RF输出信号是超声输出信号的函数。这对输出的幅值提供了严格的限制。如图12所示,在RF输出信号具有失真但不以某种方式影响RF输出信号的凝固性能时,超声输出信号可提取为正弦波
[0152] 可使用各种其他技术来压缩和/或限制输出信号的波形。应当指出的是,只要RF输出信号602具有用于安全患者水平的低频分量,超声输出信号604(图9)的完整性可比RF输出信号602(图9)的完整性更重要,以避免神经肌肉刺激。在另一形式中,为了管理波形的峰值,可连续改变RF波形的频率。由于更复杂的RF波形(诸如图13中的曲线图640所示的凝固型波形644)与系统一起实现,波形控制很重要。同样,时间(t)沿水平轴显示,并且电压(V)沿竖直轴显示。
[0153] 图14至图42(图26至图54)示出了用于测量组织参数以便于执行本文所述的各种适应性组织识别和处理技术的传感器、电路和技术的各种构型。图14示出了包括位于夹持臂702上的RF数据传感器706,708a,708b的端部执行器700的一个方面。端部执行器700包括夹持臂702和超声刀704。夹持臂702被示出为夹持位于夹持臂702和超声刀704之间的组织710。第一传感器706位于夹持臂702的中心部分。第二传感器和第三传感器708a,708b位于夹持臂702的侧向部分上。传感器706,708a,708b安装在柔性电路712(更具体地在图15中示出,并且分段柔性电路800,900更具体地在图17和18中示出)上或与其整体地形成,该柔性电路被构造成能够固定安装到夹持臂702。
[0154] 端部执行器700是用于图1和图2所示的多功能外科器械108的示例端部执行器。传感器706,708a,708b电连接至能量源,例如图8所示的发生器500。传感器706,708a,708b由发生器内的合适的源供电,并且由传感器706,708a,708b所生成的信号被提供到发生器500的模拟和/或数字处理电路。
[0155] 在一个方面,第一传感器706是测量通过夹持臂702施加到组织710的法向力F3的力传感器。第二传感器和第三传感器708a,708b包括将RF能量施加到组织710,测量组织阻抗、下压力F1、横向力F2以及温度等参数的一个或多个元件。电极709a,709b电联接到发生器并将RF能量施加到组织710。在一个方面,第一传感器706以及第二传感器和第三传感器708a,708b是测量力或每单位面积的力的应变仪。应当理解,下压力F1、横向力F2以及法向力F3的测量值可通过确定力传感器706,708a,708b作用其上的表面积而容易地转换成压力。
另外,如本文具体描述的那样,柔性电路712可包括嵌入在柔性电路712的一个或多个层中的温度传感器。所述一个或多个温度传感器可对称地或非对称地布置,并向发生器的控制电路提供组织710的温度反馈。
[0156] 图15示出了图14所示的柔性电路712的一个方面,其中传感器706,708a,708b可安装到该柔性电路或与其整体地形成。柔性电路712被构造成能够固定地附接至夹持臂702。特别地如图15所示,非对称温度传感器714a,714b被安装到柔性电路712以能够测量组织
710的温度(图14)。
[0157] 图16是图15所示的柔性电路712的剖视图。柔性电路712包括多个层并且被固定地附接至夹持臂702。柔性电路712的顶层是电极709a,该电极电联接到能量源诸如发生器102,200,300,400,500(图1至图3和图4至图8)以将RF能量施加到组织710(图14)。在电极
709a层下方提供电绝缘层718以将传感器714a,706,708a与电极709a电隔离。温度传感器
714a设置在电绝缘层718下方。第一力(压力)传感器706位于包括温度传感器714a的层下方并且在压缩层720上方。第二力(压力)传感器708a位于压缩层720下方并且在夹持臂702框架上方。
[0158] 图17示出了被构造成能够固定地附接至端部执行器的夹持臂804的分段柔性电路800的一个方面。分段柔性电路800包括具有提供局部组织控制的可单独寻址的传感器的远侧段802a和侧向段802b,802c,例如,如本文结合图14至图16所述。片段802a,802b,802c可单独寻址以处理组织并且可基于位于每个片段802a,802b,802c内的各个传感器测量组织参数。分段柔性电路800的片段802a,802b,802c被安装到夹持臂804并且通过导电元件806电联接到能量源诸如发生器102,200,300,400,500(图1至图3和图4至图8)。霍尔效应传感器808或任何合适的磁性传感器位于夹持臂804的远侧端部。霍尔效应传感器808结合磁体操作,以提供对于由夹持臂804限定的孔径的测量,该孔径可被称为组织间隙,如图19中特别示出的那样。
[0159] 图18示出了被构造成能够安装到端部执行器的夹持臂904的分段柔性电路900的一个方面。分段柔性电路1900包括具有用于组织控制的可单独寻址的传感器的远侧段902a和侧向段902b,902c,例如,如本文结合图14至图17所述。片段902a,902b,902c可单独寻址以处理组织并且读取位于每个片段902a,902b,902c中的各个传感器。分段柔性电路900的片段902a,902b,902c被安装到夹持臂904并且通过导电元件906电联接到能量源诸如发生器102,200,300,400,500(图1至图3和图4至图8)。霍尔效应传感器908或其他合适的磁性传感器设置在夹持臂904的远侧端部。霍尔效应传感器908结合磁体操作,以提供对于由端部执行器的夹持臂904限定的孔径或组织间隙的测量,如图19中特别示出的那样。另外,多个侧向非对称温度传感器910a,910b安装在分段式柔性电路900上或与其整体地形成,以向发生器中的控制电路提供组织温度反馈。
[0160] 图19出了被构造成能够测量组织间隙GT的端部执行器1000的一个方面。端部执行器1000包括钳口构件1002和夹持臂904。图18中所描述的柔性电路900被安装到夹持臂904。柔性电路900包括霍尔效应传感器908,该霍尔效应传感器结合安装到钳口构件1002的磁体
1004操作以测量组织间隙GT。该技术可用于测量限定于夹持臂904和钳口构件1002之间的孔径。钳口构件1002可以是超声刀。
[0161] 图20示出了左右分段柔性电路1100的一个方面。左右分段柔性电路1100包括位于左右分段柔性电路1100左侧上的多个片段L1至L5和位于左右分段柔性电路1100右侧上的多个片段R1至R5。每个片段L1至L5和R1至R5包括在每个片段L1至L5和R1至R5内局部感测组织参数的温度传感器和力传感器。左右分段柔性电路1100被构造成能够基于在每个片段L1至L5和R1至R5内局部感测到的组织参数影响RF处理能量。
[0162] 图21示出了包括如图20所示的分段柔性电路1100的端部执行器1200的一个方面。端部执行器1200包括夹持臂1202和超声刀1204。分段柔性电路1100被安装到夹持臂1202。
设置在片段1至5内的每个传感器被构造成能够检测定位在夹持臂1202和超声刀1204之间的组织的存在并且表示组织区域1至5。在图21所示的构型中,端部执行器1200被示出为处于准备好接收或抓持夹持臂1202和超声刀1204之间的组织的打开位置。
[0163] 图22示出了图21所示的端部执行器1200,其中夹持臂1202将组织1206夹持在夹持臂1202和超声刀1204之间。如图22所示,组织1206被定位在片段1至3之间并且代表组织区域1至3。因此,组织1206由片段1至3中的传感器检测,并且通过片段4至5在节段1208中检测组织的不存在(空)。与分别定位于某些片段1至3和4至5内的组织1206的存在和不存在有关的信息被传送到发生器(诸如发生器102,200,300,400,500,图1至图3和图4至图8)的控制电路。发生器500被构造成能够仅激励检测到组织1206的片段1至3,并且不激励没有检测到组织的片段4至5。应当理解,片段1至5可包括测量某些片段1至5内的组织的组织参数的任何合适的温度、力/压力和/或霍尔效应磁性传感器以及将RF能量递送到位于某些片段1至5中的组织的电极。
[0164] 图23示出了基于局部感测的组织参数由端部执行器的右侧和左侧施加的能量的曲线图1300。如本文所讨论的,端部执行器的夹持臂可沿着夹持臂的右侧和左侧包括温度传感器、力/压力传感器、霍尔效应器传感器等,例如在图14至图22中示出。因此,RF能量可选择性地施加到定位在夹钳和超声刀之间的组织。顶部曲线图1302描绘了基于局部感测的组织参数施加到夹持臂的右侧片段的功率PR与时间(t)的关系。因此,发生器诸如发生器102,200,300,400,500(图1至图3和图4至图8)被构造成能够测量感测到的组织参数并将功率PR施加到夹持臂的右侧片段。发生器500通过右侧片段将初始功率电平P1递送到组织然后基于一个或多个片段中的组织参数(例如,温度、力/压力、厚度)的局部感测将功率电平降低到P2。底部曲线图1304描绘了基于局部感测的组织参数施加到夹持臂的左侧片段的功率PL与时间(t)的关系。发生器500通过左侧片段将初始功率电平P1递送到组织然后基于组织参数(例如,温度、力/压力、厚度)的局部感测将功率电平增加到P3。如底部曲线图1304所描绘的,发生器被构造成能够基于组织参数(例如,温度、力/压力、厚度)的感测重新调整递送的能量P3。
[0165] 图24示出了描绘根据辅助组织参数诸如连续性、温度、压力等的测量所进行的阈值调节的一个方面的曲线图1400。曲线图1400的水平轴是时间(t),并且竖直轴是组织阻抗(Z)。曲线1412表示由于不同能量模态被施加到组织,组织阻抗(Z)随时间(t)的变化。同时参照图20至图22,当在全部五个片段1至5(组织区域1至5)中都检测到组织时应用原始阈值1402,并且当在组织片段1至3(组织区域1至3)中检测到组织时应用所调整的阈值1404。因此,一旦组织位于特定的片段(区域)中,发生器中的控制电路相应地调整阈值。
[0166] 如图24所示,曲线1412包括三个单独的节段1406,1408,1410。曲线1412的第一节段1406表示当RF能量被施加到组织区域1至3中的组织直到组织阻抗下降到所调整的阈值1404以下的时间。在可指示组织密封完成的那个点1414处,施加到组织区域1至3的能量模态从RF能量改变为超声能量。然后在第二节段和第三节段1408,1410中施加超声能量,并且阻抗呈指数级增长直到组织被切断或切割。
[0167] 图25是包括嵌入其中的RF电极和数据传感器的柔性电路1500的一个方面的剖视图。柔性电路1500可安装到由导电材料诸如金属制成的RF夹持臂1502的右侧部分或左侧部分。在RF夹持臂1502下方,下压力/压力传感器1506a,1506b嵌入层压层1504下方。横向力/压力传感器1508位于下压力/压力传感器1506a,1506b层下方,并且温度传感器1510位于横向力/压力传感器1508下方。电联接到发生器并且被构造成能够将RF能量施加到组织1514的电极1512位于温度传感器1510下方。
[0168] 图26是被构造成能够感测施加到位于夹持臂与超声刀之间的组织的力或压力的端部执行器1600的一个方面的剖视图。端部执行器1600包括夹钳1602和固定安装到夹持臂1602的柔性电路1604。夹持臂1602将力F1和F2施加到可变密度和厚度的组织1606,所述力可由位于柔性电路1604的不同层中的第一力/压力传感器和第二力/压力传感器1608,1610测量。压缩层1612被夹在第一力/压力传感器和第二力/压力传感器1608,1610之间。电极1614位于柔性电路1604的接触组织的外部。如本文所述,柔性电路1604的其他层可包括附加的传感器,诸如温度传感器、厚度传感器等。
[0169] 图27至图29示出了信号层的柔性电路、传感器布线和RF能量驱动电路的各种示意图。图27是柔性电路1700的信号层的一个方面的示意图。柔性电路1700包括多个层(例如,~4至~6)。一层将为集成电路提供电源,并且另一层则提供接地。两个附加层将分别承载RF功率RF1和RF2。模拟多路复用器开关1702具有可通过I2C总线控制的八个双向转换开关。SCL/SDA上游对扇出到八个下游对或通道。任何单独的SCn/SDn通道或通道的组合都可通过可编程控制寄存器的内容来选择、确定。上游对SCL/SDA连接至发生器中的控制电路。有六个下游传感器,夹持臂两侧各有三个。第一侧1704a包括第一热电偶1706a、第一压力传感器
1708a和第一霍尔效应传感器1710a。第二侧1704b包括第二热电偶1706b、第二压力传感器
1708b和第二霍尔效应传感器1710b。图28是用于图27所示的柔性电路1700的传感器布线的示意图1750。
[0170] 图29是RF能量驱动电路1800的一个方面的示意图。RF能量驱动电路1800包括结合图27所述的模拟多路复用器1702。模拟多路复用器多路复用来自上游通道SCL/SDA的各种信号。电流传感器1802与电源电路的返回引脚或接地引脚串联联接,以测量由电源提供的电流。FET温度传感器1804提供环境温度。如果主程序忽略周期性地服务,则脉宽调制(PWM)看门狗定时器1808自动生成系统复位。当RF能量驱动电路1800由于软件或硬件故障而停摆时,其提供了RF能量驱动电路的自动复位。
[0171] 驱动电路1806提供左右RF能量输出端。从发生器的控制电路将数字信号提供到模拟多路复用器1702的SCL/SDA输入端。数模转换器(DAC)将数字输入转换成模拟输出以驱动联接到振荡器1814的脉宽调制(PWM)电路1812。PWM电路1812向第一晶体管输出级1818a提供第一栅极驱动信号1816a以驱动第一RF(左)能量输出端。PWM电路1812还向第二晶体管输出级1818提供第二栅极驱动信号1816b以驱动第二RF(右)能量输出端。
[0172] 结合图27至图29所述的电路1700,1750,1800电联接到图5至图7所示的发生器200,300,400,500。例如,电路1700,1750,1800可通过信号调节电路244联接到发生器200,并且可通过接口电路520联接到发生器500。
[0173] 图30是在预设时间测量组织间隙的图形表示1900。第一曲线图1902表示组织阻抗Z与时间(t)的关系,其中水平轴表示时间(t)并且竖直轴表示组织阻抗Z。第二曲线图1904表示组织间隙Δgap的变化与时间(t)的关系,其中水平轴表示时间(t)并且竖直轴表示组织间隙Δgap的变化。第三曲线图1906表示力F与时间(t)的关系,其中水平轴表示时间(t)并且竖直轴表示力F。利用施加到组织的恒定力F和阻抗Z询问以限定等待周期、能量模态(例如,RF和超声波)和达控制参数,一次的位移提供了速度。参照三个曲线图1902,1904,1906,在第一周期1908内施加阻抗感测能量以确定组织类型,诸如薄肠系膜组织(实线)、中等厚度的脉管组织(虚线)或厚子宫/肠组织(点划线)。
[0174] 如第三曲线图1906所示,夹持臂最初施加从零呈指数级增加直到其达到恒定力1924为止的力。选择预设时间t1使得其在夹持臂力达到恒定力1924之后的一段时间发生。
如第一曲线图和第二曲线图1902,1904所示,从夹持力被施加到肠系膜组织到达到预设时间t1为止,组织间隙Δgap的变化曲线1912呈指数级减小并且组织阻抗曲线1918在达到预设时间t1之前也减小。从预设时间t1开始,在将处理能量在tE1处施加到肠系膜组织之前,施加短暂延迟1928。
[0175] 如第一曲线图和第二曲线图1902,1904所示,从夹持力被施加到脉管组织的时间起一直到达到预设时间t1为止,组织间隙Δgap的变化曲线1916也呈指数级减小并且组织阻抗曲线1920在达到预设时间t1之前也减小。从预设时间t1开始,在将处理能量在tE2处施加到脉管组织之前,施加中等延迟1930。
[0176] 如第一曲线图和第二曲线图1902,1904所示,从夹持力被施加到子宫/肠组织的时间起一直到达到预设时间t1为止,组织间隙Δgap的变化曲线1914呈指数级下降并且组织阻抗曲线1914在达到预设时间t1之前也下降。从预设时间t1开始,在将处理能量在tE1处施加到肠系膜组织之前,施加短暂延迟1928。
[0177] 图31是用于针对薄的、中等的和厚的组织类型预设的力2008与时间关系的时间图2000。水平轴表示时间(t)并且竖直轴表示由夹持臂施加到组织的力(F)。曲线图2000描绘了三条曲线,一条用于以实线示出的薄组织2002,一条用于以点划线示出的中等厚度组织
2004以及以虚线示出的厚组织2006。曲线图2000描绘了将预设力下的测量时间作为组织间隙的替代形式以控制延迟能量模式和其他控制参数。因此,用于厚组织2006的预设力2008的时间为t1a,用于中等厚度组织2004的预设力2008的时间是t1b,并且用于薄组织2002的预设力2008的时间是t1c。
[0178] 一旦力达到预设力2008,则能量被施加到组织。对于薄组织2002,预设时间t1c>0.5秒,然后在通电周期te施加RF能量约1至3秒。对于厚组织2006,预设时间t1a<0.5秒,然后在通电周期te施加RF能量约5至9秒。对于中等厚度的组织2004,预设时间t1b为约0.5秒,然后在通电周期te施加RF能量约3至5秒。
[0179] 图32是三条曲线2102,2104,2106的曲线图2100的图形描绘,其中第一曲线2102代表功率(P)、电压(VRF)和电流(IRF)与组织阻抗(Z)的关系,第二曲线2104和第三曲线2106代表组织阻抗(Z)与时间(t)的关系。第一曲线2102示出了用于厚组织阻抗范围2110和薄组织阻抗范围2112的功率(P)的应用。当组织阻抗Z增加时,电流IRF减小并且电压VRF增加。功率曲线P增加,直到其达到与电流IRF曲线和电压VRF曲线的交点2114重合的最大功率输出2108为止。
[0180] 第二曲线2104表示测量的组织阻抗Z与时间(t)的关系。组织阻抗阈值极限2120是用于在RF和超声能量模态之间切换的跨越极限。例如,如图32所示,在组织阻抗高于组织阻抗阈值极限2120时施加RF能量,并且在组织阻抗低于组织阻抗阈值极限2120时施加超声能量2124。因此,重新参照第二曲线2104,薄组织曲线2116的组织阻抗保持高于组织阻抗阈值极限2120,从而仅将RF能量模态施加到组织。在另一方面,在阻抗高于组织阻抗阈值极限2120时,将RF能量模态施加到厚组织,并且当阻抗低于组织阻抗阈值极限2120时,将超声能量施加到组织。因此,当组织阻抗下降到低于组织阻抗阈值极限2120时,能量模态从RF切换到超声并且当组织阻抗上升到高于组织阻抗阈值极限2120时,能量模态从超声切换到RF。
[0181] 图33是端部执行器2200的一个方面的平面视图。端部执行器2200包括夹持臂2202和轴2204。夹持臂2202围绕枢转点2206枢转并限定枢转角度。图34是图33所示的端部执行器2200的侧视图,其具有局部剖面图以暴露夹持臂2202和超声刀2208的底层结构。电极2210固定安装到夹持臂2202。电极2210电联接到发生器并且被构造成能够将RF能量施加到位于夹持臂2202和超声刀2208之间的组织。图35是图33、图34所示的端部执行器的局部剖视图,以分别暴露超声刀和左右电极2210a,2210b。
[0182] 图36是在图33中所示的端部执行器2200的截面36--36截取的剖视图。端部执行器2200包括声学地联接到由发生器电驱动的超声换能器的超声刀2208。夹持臂2202包括位于右侧上的电极2210a和位于左侧上的电极2210b(从操作者的角度来看)。右侧电极2210a限定第一宽度W1并限定介于电极2210a和超声刀2208之间的第一间隙G1。左侧电极2210b限定第二宽度W2并限定介于电极2210b和超声刀2208之间的第二间隙G2。在一个方面,第一宽度W1小于第二宽度W2并且第一间隙G1小于第二间隙G2。同时参照图35,软聚合物垫2212位于超声刀2208与夹持臂2202之间。高密度聚合物垫2214与软聚合物垫2212相邻定位,以防止超声刀2208使电极2210a,2210b短路。在一个方面,软聚合物垫2212,2214可由例如以商品名特氟隆(聚四氟乙烯聚合物和共聚物)已知的聚合物制成。
[0183] 图37是在图33中所示的端部执行器2200的截面37--37截取的剖视图。在该平面上,端部执行器2200的截面37--37更薄并且具有比截面36--36更大的曲率。右侧电极2210a限定第三宽度W3并限定介于电极2210a和超声刀2208之间的第三间隙G3。左侧电极2210b限定第四宽度W4并限定介于电极2210b和超声刀2208之间的第四间隙G4。在一个方面,第三宽度W3小于第四宽度W4并且第三间隙G3小于第四间隙G4。
[0184] 图38是在图33中所示的端部执行器2200的截面36--36截取的剖视图,不同之处在于超声刀2208’具有不同的几何构型。端部执行器2200’包括声学地联接到由发生器电驱动的超声换能器的超声刀2208’。夹持臂2202’包括位于右侧上的电极2210a’和位于左侧上的电极2210b’(从操作者的角度来看)。右侧电极2210a’限定第一宽度W1并限定介于电极2210a’和超声刀2208’之间的第一间隙G1。左侧电极2210b’限定第二宽度W2并限定介于电极
2210b’和超声刀2208’之间的第二间隙G2。在一个方面,第一宽度W1小于第二宽度W2并且第一间隙G1小于第二间隙G2。高密度聚合物垫2214’与软聚合物垫2212’相邻定位,以防止超声刀2208’使电极2210a’,2210b’短路。在一个方面,软聚合物垫2212’,2214’可由例如以商品名特氟隆(聚四氟乙烯聚合物和共聚物)已知的聚合物制成。
[0185] 图39是在图33中所示的端部执行器2200的截面37--37截取的剖视图,不同之处在于超声刀2208’具有不同的几何构型。在该平面上,端部执行器2200’的截面37--37更薄并且具有比截面36--36处的端部执行器2200’更大的曲率。右侧电极2210a’限定第三宽度W3并限定介于电极2210a’和超声刀2208’之间的第三间隙G3。左侧电极2210b’限定第四宽度W4并限定介于电极2210b’和超声刀2208’之间的第四间隙G4。在一个方面,第三宽度W3小于第四宽度W4并且第三间隙G3小于第四间隙G4。
[0186] 图40是在图33中所示的端部执行器2200的截面36--36截取的剖视图,不同之处在于超声刀2208”具有不同的几何构型。端部执行器2200”包括声学地联接到由发生器电驱动的超声换能器的超声刀2208”。夹持臂2202”包括位于右侧上的电极2210a”和位于左侧上的电极2210b”(从操作者的角度来看)。右侧电极2210a”限定第一宽度W1并限定介于电极2210a”和超声刀2208”之间的第一间隙G1。左侧电极2210b”限定第二宽度W2并限定介于电极
2210b”和超声刀2208”之间的第二间隙G2。在一个方面,第一宽度W1小于第二宽度W2并且第一间隙G1小于第二间隙G2。高密度聚合物垫2214”与软聚合物垫2212”相邻定位,以防止超声刀2208”使电极2210a”,2210b”短路。在一个方面,聚合物垫2212”,2214”可由例如以商品名特氟隆(聚四氟乙烯聚合物和共聚物)已知的聚合物制成。
[0187] 图41是在图33中所示的端部执行器2200的截面37--37截取的剖视图,不同之处在于超声刀2208”具有不同的几何构型。在该平面上,端部执行器2200”的截面37--37更薄并且具有比截面36--36处的端部执行器2200”更大的曲率。右侧电极2210a”限定第三宽度W3并限定介于电极2210a”和超声刀2208”之间的第三间隙G3。左侧电极2210b”限定第四宽度W4并限定介于电极2210b”和超声刀2208”之间的第四间隙G4。在一个方面,第三宽度W3小于第四宽度W4并且第三间隙G3小于第四间隙G4。
[0188] 本文描述的外科器械还可包括这样的特征:其允许由发生器递送的能量基于由外科器械的端部执行器所处理的组织类型和组织的各种特性而动态地改变。在一个方面,一种用于控制从发生器(诸如发生器102,200,300,400,500(图1至图3和图4至图8))输出的功率递送到外科器械的端部执行器的技术可包括代表组织类型的输入,以允许来自发生器的能量分布曲线在规程期间基于受外科器械的端部执行器影响的组织类型而动态地改变。
[0189] 如本文所公开的,可提供基于组织类型来控制发生器的技术。可使用各种技术来选择功率分布曲线,以允许正从发生器递送的能量基于正由外科器械处理的组织类型而动态地改变。
[0190] 图42A示出了包括夹持臂2302和超声刀2304的端部执行器2300,其中夹持臂2302包括电极2306。端部执行器2300可用于图1至图3提及的外科器械104,106,108之一。除了端部执行器122,124,125之外,外科器械104,106,108分别包括手持件105,107,109和轴126,127,129。端部执行器122,124,125可用于压缩、切割和/或密封组织。参见图42A,类似于图1至图3所示的端部执行器122,124,125的端部执行器2300在压缩、切割或缝合之前可由医生定位在组织2308周围。如图42A所示,在准备使用端部执行器2300时,不可对组织施加压缩。
如图42A所示,组织2308在夹持臂2302和超声刀2304之间未处于压缩状态。
[0191] 现在参照图42B,通过将触发器接合在外科器械的柄部上,医生可使用端部执行器2300来压缩组织2308。在一个方面,组织2308可被压缩到其最大阈值,如图42B所示。如图
42A所示,组织2308在夹持臂2302和超声刀2304之间处于最大压缩状态。
[0192] 参见图43A,可通过端部执行器2300将各种力施加到组织2308。例如,当组织2308被压缩在端部执行器2300的夹持臂2302和超声刀2304之间时,可通过夹持臂和超声刀施加垂直力F1和F2。现在参照图43B,当组织被端部执行器2300压缩时,还可向组织2308施加各种对角线力和/或横向力。例如,可施加力F3。为了操作医疗装置诸如外科器械104,106,108,期望感测或计算由端部执行器施加到组织的各种形式的压缩。例如,已知垂直或侧向压缩可允许端部执行器更精确或准确地实施钉操作或者可通知外科器械的操作者,从而能够更正确或安全地使用外科器械。
[0193] 在一种形式中,可使用应变仪来测量由图42A至图42B和图43A至图43B中所示端部执行器施加到组织2308的力。应变仪可联接到端部执行器2300以测量由端部执行器2300处理的组织2308上的力。现在同时参照图44,在图44所示的方面中,用于测量施加到组织2308的力的系统2400包括应变仪传感器2402(诸如例如微应变仪)被构造成能够测量端部执行器2300的一个或多个参数,诸如例如,在夹持操作期间施加到端部执行器的夹持臂(诸如图43A至图43B的夹持臂2302)上的应变的幅值,该幅值可表示组织压缩。将测得的应变转换成数字信号并将其提供到微控制器2408的处理器2410。载荷传感器2404可测量力以操作超声刀2304切割捕集在端部执行器2300的夹持臂2302与超声刀2304之间的组织2308。可采用磁场传感器2406来测量捕集的组织2308的厚度。磁场传感器2406的测量值也可被转换成数字信号并提供给处理器2410。
[0194] 除上述以外,反馈指示器2414也可被构造成能够与微控制器2408通信。在一个方面,反馈指示器2414可设置在外科器械的柄部中,诸如在图1至图3中示出的那些外科器械。另选地,例如,反馈指示器2414可设置在外科器械的轴组件中。在任何情况下,微控制器
2408可采用反馈指示器2414向外科器械的操作者提供关于手动输入的适当性的反馈,诸如例如,用于致使端部执行器夹持组织的击发触发器的所选择的位置。为此,微控制器2408可评估夹持臂2302和/或击发触发器的所选择的位置。微控制器2408可使用分别由传感器
2402,2404,2406测量的组织2308压缩、组织2308的厚度和/或闭合端部执行器2300所需的力的测量值来表征击发触发器的所选择的位置和/或端部执行器的速度的对应值。在一个示例中,存储器2412可存储可由微控制器2408在评估中所采用的技术、公式和/或查找表。
[0195] 可以根据以下描述的技术和过程,单独地或以组合方式使用本文所述发生器102,200,300,400,500(图1至图3和图4至图8)、外科器械104,106,108(图1至图3)和端部执行器
122,124,125,700,800,900,1000,1100,1200,2200,2200’,2200”,2300(图1至图3、图14至图22、图33至图43B)来执行外科规程。然而,为了简洁和清楚,将参照多功能外科器械108和发生器500来描述外科规程。多功能外科器械108包括端部执行器125,该端部执行器包括夹持臂145和超声刀149。端部执行器125可被构造成具有端部执行器122,124,125,700,800,
900,1000,1100,1200,2200,2200’,2200”,2300中的任何一个的任何结构或功能特征以如上所述的提供电极从而将RF能量施加到组织、温度传感器、力/压力传感器以及间隙测量传感器
[0196] 用于确定组织摩擦系数/组织凝固系数的技术
[0197] 在一个方面,本公开提供了一种用于确定组织摩擦系数/组织凝固系数以控制来自发生器(诸如发生器102,200,300,400,500(图1至图3以及图4至图8)中的任何一个发生器)或外科器械(诸如外科器械108(图1至图3))的功率输出的技术。递送到外科器械的端部执行器的功率可基于组织摩擦系数变化。来自发生器的能量分布曲线可基于组织摩擦系数进行调节,并且可在规程期间基于组织阻抗在RF能量模态和超声能量模态之间动态地切换能量分布曲线,以处理夹持在外科器械的端部执行器的夹持臂和超声刀之间的组织。为了使公开内容简洁和清楚,将参照图2中联接到图8的发生器500的多功能外科器械108来描述用于确定组织摩擦系数的技术,但是应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,可以容易地替换本文所述的器械、发生器和端部执行器的其他构型。
[0198] 以下描述提供了用于确定组织摩擦系数μ的技术。为了准确地计算组织2308的组织摩擦系数μ,施加到组织2308的力必须在一定范围内,以确保组织2308和端部执行器2300进行充分接触并且治疗量的能量递送到端部执行器2300。例如,在一个方面,组织2308上的最小负载可以是1.5lbs,以确保组织2308和端部执行器2300进行充分接触,并且组织2308上的最大负载可以是2.2lbs,以确保使用了治疗量的能量。这些值可以与功率电平1一起使用。另外,使用上述测量部件和技术中的任何一种在组织2308上的各种负载下测量力。可在两种不同的负载下进行至少两次测量。例如,可在1.76lbs(800克)和2.2lbs(1000克)下测量功率以用曲线图表示功率与力的关系。然而,在多个负载下进行测量并将值存储在缓冲器中可能更加准确。在一种形式中,缓冲器可装填2400克和1000克之间的每一增量克的值,并且可使用各种规则(诸如先进先出规则)来存储这些值,直到斜率值被最大化为止。每次将新的值添加到缓冲器以及从缓冲器删除值时,都可以执行新的回归。也可以使用其他各种方法来计算斜率值。
[0199] 用于加热组织的函数模型可以用简单的摩擦模型表示:
[0200]
[0201] 其中 是产热速率,v是刀尖端的超声运动的均方根速度,并且N是驱动组织抵靠超声刀的法向力。组织摩擦系数μ是使得陈述成立的比例常数,并且它与组织特性相关。因此它被称为组织摩擦系数μ并且可互换地称为组织凝固系数。如本领域已知的那样,摩擦是抵抗固体表面、流体层和材料元件相互滑动的相对运动的力。
[0202] 在实践中,Q:是在零相驱动时测量的功率量,其等于电流和电压的均方根值的乘积。速度是均方根位移d乘以角频率的乘积或v=2πf·d。就超声外科系统而言,这是针对超声系统的等于55.5kHz的谐振频率。此外,d与驱动系统的电流成比例,其由发生器的电平设定。因子v很容易计算。N是在完全触发闭合时由器械设计设定的法向力,或者可利用测力计/应变仪测量。由于 v和N可从已知参数计算得到,然后可通过重新排列公式1来估计:
[0203]
[0204] 请注意,从Q中移除静态功率并随着共振漂移降低更新频率f,将增加估计的组织摩擦系数μ的再现性和准确性。为了确定正由外科器械的端部执行器处理的组织的类型,可计算组织摩擦系数μ。将所计算的组织摩擦系数与多个组织摩擦系数的数据库进行比较,该数据库将每个组织摩擦系数与组织类型相关联,如将在下文更详细地讨论。一种技术使用所计算的组织摩擦系数及其相关的组织类型来控制从发生器递送到外科器械的能量。在一种形式中,组织摩擦系数μ如上所述,其中 是产热速率,v是端部执行器的超声运动速度,并且N是端部执行器施加到组织的力。超声运动的速度v是来自发生器的设定的已知值。由于值v是已知值,可使用组织上的产热与力的曲线图的斜率来计算组织摩擦系数μ。
[0205] 通过端部执行器施加到组织的力可使用测量力的不同类型的部件以各种方式进行测量。该力测量值可用于例如上述公式中确定正被处理的组织的组织摩擦系数以确定其组织类型。
[0206] 查看公式 组织摩擦系数和速度的乘积μ·v是产热和法向负载关系的斜率。因为v已知,μ可通过产热与法向负载的曲线图的斜率来确定。图45至图46示出了功率(瓦特)沿竖直轴示出与力(g)沿水平轴示出的用多个绘制的数据点测量的曲线图2500的示例。图45示出了猪肠曲线2506、干麂皮曲线2508以及在两个不同功率电平下的猪颈动脉曲线2502,2504的曲线图2500。还示出了在水平3下的颈动脉数据。这些都是单个的测量,没有方式和标准偏差来测试差异。在理想情况下,在水平1和3下的组织摩擦系数的值μ应该是相同的,0.30和0.35的值足够接近以确信μ是组织的固有属性。
[0207] 图46示出了与图45相同的曲线图2500’,但是只有每个曲线图中基本线性的节段。每条曲线2502,2504,2506,2508(图45)的线性节段2502’,2504’,2506’,2508’位于曲线的力大于最初使用的低水平力的区域中。每个线性节段2502’,2504’,2506’,2508’可被建模为以下形式的回归线:
[0208] y=mx+b   公式2
[0209] 其中y是因变量(功率[瓦特]),x是自变量(力[g]),m是线的斜率并且b是y截距。
[0210] 每个线性节段2502’,2504’,2506’,2508’还通过R平方(R2)来表征,其中R2是数据与拟合回归线y有多接近的统计测量。它也被称为确定系数,或多重回归的多重确定系数。2
R的定义是由线性模型y解释的响应变量变化的百分比。换句话讲:
[0211] R2=解释的变化/总变化
[0212] R2总是介于0到100%之间,其中0%指示该模型没有解释围绕其平均值的响应数据的可变性,并且100%表示该模型解释了围绕其平均值的响应数据的所有可变性。一般来2
讲,R越高,该模型就能更好地拟合数据。
[0213] 在图46所示的示例中,表示功率电平1下的猪颈动脉组织的线性节段2502’的回归线和R2为:
[0214] y=0.0137x+0.2768
[0215] R2=0.9902
[0216] 表示功率电平3下的猪颈动脉组织的线性节段2504’的回归线和R2为:
[0217] y=0.0237x+8.9847
[0218] R2=0.978
[0219] 表示功率电平1下的肠组织的线性节段906’的回归线和R2为:
[0220] y=0.0085x+10.587
[0221] R2=0.9147
[0222] 表示功率电平1下的麂皮组织的线性节段2508’的回归线和R2为:
[0223] y=0.034x+0.0735
[0224] R2=0.9949
[0225] 将所计算的组织摩擦系数μ与多个组织摩擦系数的数据库进行比较,该数据库将每个系数与组织类型相关联。例如,表1包括从图45至图46所示的功率和力的曲线图计算的猪肠曲线2506、干麂皮曲线2508以及在两个不同功率电平下的猪颈动脉曲线2502,2504中的每一个的示例性多个组织摩擦系数μ。
[0226] 表1
[0227]组织类型 功率电平 摩擦系数μ
猪颈动脉 1 0.30
猪颈动脉 3 0.35
猪肠 1 0.19
干麂皮 1 0.75
[0228] 假设:在电平5下,超声刀幅值为标称的75μm p-p并且频率f为55.5kHz。应当理解,上面提到的功率电平特定于LCS产品并且可购自Ethicon Endo-Surgery,Inc.的GEN11发生器的电平5与也可购自Ethicon Endo-Surgery,Inc.的以商品名HARMONIC和ENSEAL已知的装置兼容。
[0229] 应该指出的是,由于组织摩擦系数μ是组织的固有值,猪颈动脉组织的组织摩擦系数μ在不同功率电平下应该相同。所计算的多个组织摩擦系数μ的值0.30和0.35基本上足够接近以显示组织摩擦系数μ是组织本身固有的。
[0230] 用于确定斜率的一种技术是测量在两种负载下递送的功率。假设水平1用于该计算,那么可在标称800克(1.76lbs)和1000克(2.2lbs)下测量功率。但是只使用这两点可能是不准确的。最好在800至1000克的范围内,每克以大约201个点填充缓冲器。缓冲器可使用先进先出(FIFO)规则滑动推进,直到R2值被最大化为止。每增加一个新点并删除一个旧点,就会执行新的回归。也可设想其他方案。然后将所计算的斜率与特定组织类型的已知值进行比较。例如,如果所计算的斜率在0.30到0.35的范围内,则确定动脉位于钳口中。如果值在0.15至0.20的范围内,则确定一段肠位于钳口中。在一种技术中,R2值可用作特异性的指示。例如,如果R2小于例如0.90,则给出不能进行确定的指示。在0.60至1.00范围内的R2值可用于指示可以进行组织类型的确定,并且优选地,阈值可以是约0.90。
[0231] 在实践中,采样将按时间进行并且将对功率和力两者进行采样。在图47的逻辑流程图中捕集这些配置。该技术可在发生器软件和/或外科器械软件中实施。
[0232] 应当理解,使用两个位置处的功率和力的平均值可提高两点斜率计算的准确性。为了准确,除了功率之外,可能还需要测量闭合力(和力矩)。
[0233] 使用组织摩擦系数μ作为表征组织的方式的好处将在下文结合图48进行讨论。因此,组织摩擦系数μ可用于区分组织,并且可使用包括确定不能进行选择的步骤的技术来计算。
[0234] 图47示出了用于基于确定正由器械处理的组织类型来动态地改变递送到外科器械的能量的方法的一种形式的逻辑流程图2600。如本文所述,逻辑流程图2600可在发生器500、多功能外科器械108或其组合中实施。现在参照图47所示的逻辑流程图2600,系统的表征模式由处理器502启动,其中由外科器械处理的组织的类型由处理器502确定2602。端部执行器125被定位成使得组织被定位在端部执行器125的夹持臂145和超声刀149内。夹持臂
145用于向组织施加力。通过处理器502测量组织上的端部执行器125的力并将其与阈值最小力进行比较2604。如果施加到组织的力低于最小阈值力,则施加到组织的力增加2606,并再次由处理器502测量并将其与阈值最小力进行比较2604。
[0235] 一旦组织上的力已经达到最小阈值力,则处理器502对施加到组织的力以及由发生器500递送到端部执行器125的功率进行采样2608,并且将样本保存2612在缓冲器中。处理器502确定2610缓冲器是否已满。将样本保存2612在缓冲器中直到缓冲器已满,然后处理器502利用这些样本在力与功率的曲线图上绘制2614点。处理器502使用该信息计算斜率值2 2
和R值并将其存储2616在数据库中。参见图46,例如,用于包括确定系数R的功率对力的曲线图的线性节段的图形表示。一旦存储在数据库中,处理器502将力值与最大力阈值进行比较,并确定2618该力在何时达到最大阈值。在力达到最大阈值之前,处理器502继续沿着“否”分支行进并且继续对功率和力的下一个样本进行采样2608。处理器502重复执行上述动作直到力达到最大阈值为止。
[0236] 一旦力达到最大阈值,则不再采样并存储样本,并且处理器502继续沿着“是”分支行进以选择2620具有最高R2值的斜率并计算组织摩擦系数μ。接下来,处理器502确定2622最大斜率值R2是否大于预先确定的阈值。如果R2小于预先确定的阈值,则置信水平低并且斜率值不能被用于计算组织摩擦系数μ以及识别组织类型,并且处理器502继续沿着“是”分支行进以显示2624指示组织类型尚未识别的消息。在一个方面,阈值可以在例如0.6至1.00的范围中选择,并且可以优选地设定为约0.90。在其他方面,可使用更复杂的统计测试来选择阈值,以确定水平置信度R2。如果R2大于或等于预先确定的阈值,所计算的组织摩擦系数μ可用于识别组织,并且处理器502继续沿着否分支行进,其中处理器502将所计算的组织摩擦系数μ与多个存储的组织摩擦系数μ的数据库2628进行比较2626,其中多个存储的组织摩擦系数μ对应于组织类型。选择2630并显示组织类型,并且组织类型被用于指定2632用于将能量从发生器500递送到外科器械108的端部执行器125的功率递送分布曲线。进入2634正常操作模式,使得使用组织类型和相关的功率递送分布曲线来控制用于处理组织的端部执行器125。
[0237] 在一个方面,组织摩擦系数μ及其速率可用于确定组织类型和功率递送分布曲线。例如,在前期工作中已经表明μ在猪肠、动脉和麂皮中显著不同。此外,μ值最初是平坦的,但随着时间的推移而改变,大概是因为加热时温度上升。从这些观察中,μ可用作组织区分者并且可在较低的电流下完成,从而在为了表征组织时避免μ的快速改变。另外,所关注的另一个参数是对于固定条件的 v和N,组织摩擦系数μ的变化率。应当理解,由于该变化是由于组织本身的变化引起的,所以μ:不是简单地将公式 相对时间进行微分而得到的。例如,与颈动脉或肠相比,麂皮的μ在热量递送时迅速上升,因为麂皮是干燥的。变化率可能取决于组织中含水量的百分比。在一个方面,本公开提供了一种估计组织摩擦系数μ和组织摩擦系数μ的变化率并将它们与例如存储在数据库中的已知值的表进行比较的技术。
可基于最接近估计值的值进行组织选择。然后可针对该组织对功率递送分布曲线进行优化并将其递送到外科器械108。估计组织摩擦系数μ和组织摩擦系数μ的变化率能够进一步区分组织类型。本公开的另一方面包括随着密封/横切的推进追踪组织摩擦系数μ。该参数中的关键变化可发送信号通知需要修改功率递送分布曲线。
[0238] 图48示出了用于基于确定正由外科器械108处理的组织类型来动态地改变递送到外科器械108的能量的方法的另一种形式的逻辑流程图2700。如本文所述,逻辑流程图2700可在发生器500、多功能外科器械108或其组合中实施。现在参照图48所示的逻辑流程图2700和图1的外科系统100,处理器502启动系统的功率评估模式以确定2702发生器500的功率分布曲线。然后将外科器械108的端部执行器125与待处理的组织接合,并且外科器械108的端部执行器125利用从发生器500递送的能量进行激活2704。组织摩擦系数μ以及处理器
502测量2706组织摩擦系数μ在短时间内的变化率(例如,上升率)。处理器502将测量的组织摩擦系数μ和组织摩擦系数μ的变化率与存储在组织信息数据库2714中的值进行比较2708。
[0239] 如果系统处于学习模式,其中关于组织类型和多个组织摩擦系数μ的组织信息数据库2714信息正在更新,可视觉识别2710组织类型。处理器502更新2712组织摩擦系数μ和组织类型信息的组织信息数据库2714以增加组织信息数据库2714的准确性。
[0240] 如果系统不处于学习模式,则处理器502基于所确定的组织和所使用的外科器械类型2718来选择2716功率递送分布曲线。在组织的处理期间,处理器502继续计算并监测2720组织摩擦系数μ和组织摩擦系数μ的变化率以允许处理器502动态地更新功率递送分布曲线。如果发现错误,则修改2724功率递送分布曲线。处理器502然后确定2722是否正在使用正确的功率模式和递送分布曲线。如果没有发现错误,则继续2726当前的功率递送分布曲线。否则,处理器502修改2724功率和递送分布曲线。处理器502在整个外科规程期间继续功率递送分布曲线的验证和校正过程,以基于正被处理的组织的类型来优化递送到外科器械108的能量。
[0241] 基于组织的水合水平控制发生器的技术
[0242] 在一个方面,本公开提供了用于控制来自发生器(诸如发生器102,200,300,400,500(图1至图3以及图4至图8)中的任何一个发生器)或外科器械(诸如外科器械108(图1至图3))的功率输出的技术。递送到外科器械的端部执行器的功率可基于组织的水合水平进行控制,以允许基于由外科器械的端部执行器处理的组织的水合水平动态地改变来自发生器的能量分布曲线。为了使公开内容简洁和清楚,将参照图2中联接到图8的发生器500的多功能外科器械108来描述用于基于组织的水合水平控制来自发生器的功率输出的技术,但是应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,可以容易地替换本文所述的器械、发生器和端部执行器的其他构型。
[0243] 为了确定由外科器械108的端部执行器125处理的组织的水合水平,可使用如本文所述的组织摩擦系数μ。如上所述,使用本文所述的任何方法获得力测量值以计算组织摩擦系数μ从而确定组织的水合水平。将所计算的组织摩擦系数μ与多个组织摩擦系数μ数据库进行比较,该数据库将每个组织摩擦系数与组织的水合水平相关联。该技术使用所计算的组织摩擦系数μ及其相关的组织水合水平来控制从发生器500递送到外科器械108的能量。
[0244] 组织的水合水平可表示组织内的各种状况。在使用RF能量凝固组织的凝固循环期间,组织水合水平的下降可指示组织接近凝固循环的结束。另外,组织的水合水平可在凝固循环期间变化,使得从发生器500递送的RF能量在凝固循环期间可基于循环期间所计算的水合水平动态地改变。例如,随着凝固循环的进行,组织的水合水平将降低,使得用于控制从发生器500递送的能量的技术可随着循环的进行而降低功率。因此,组织的水合水平可以是由外科器械108的端部执行器处理的组织的整个凝固循环中的进展的指示。
[0245] 图49示出了用于基于确定正由外科器械108处理的组织的水合水平来动态地改变递送到外科器械108的能量的方法的一种形式的逻辑流程图2800。如本文所述,逻辑流程图2800可在发生器500、多功能外科器械108或其组合中实施。现在参照图49所示的逻辑流程图2800,处理器502通过测量如本文所述的组织摩擦系数μ来确定组织的水合水平。首先,外科器械108的端部执行器125在组织上闭合,并且利用来自发生器500的能量激活2802端部执行器125。处理器502测量2804组织摩擦系数μ,如本文所述。处理器502将组织摩擦系数μ和组织摩擦系数μ的变化率与存储在数据库中的值进行比较2806以确定组织的水合水平。
处理器502基于组织的水合水平选择2808功率递送分布曲线。处理器502在组织的处理期间监测2810组织摩擦系数μ和组织摩擦系数μ的变化率以监测组织水合水平的变化。这允许处理器502动态地改变2812功率递送分布曲线,使得从发生器500递送的功率可在组织处理期间动态地改变。
[0246] 基于组织类型在RF能量和超声能量之间进行切换的技术
[0247] 在另一方面,本发明提供了一种用于通过在RF能量和超声能量之间动态切换来控制由发生器和/或外科器械递送的能量的技术。该技术包括控制来自发生器(诸如发生器102,200,300,400,500(图1至图3以及图4至图8)中的任何一个发生器)或外科器械(诸如外科器械108(图1至图3))的功率输出。在一个方面,可基于由外科器械的端部执行器处理的组织的类型以及组织的各种特性在RF能量和超声能量之间进行动态切换。递送到外科器械的端部执行器的功率可包括表示组织类型的输入,以允许来自发生器的能量分布曲线在规程期间基于受外科器械的端部执行器影响的组织的类型在RF能量和超声能量之间动态地改变。为了使公开内容简洁和清楚,将参照图2中联接到图8的发生器500的多功能外科器械
108来描述用于在不同能量模态(诸如例如RF能量和超声能量)之间动态地进行切换的技术,但是应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,可以容易地替换本文所述的器械、发生器和端部执行器的其他构型。
[0248] 为了确定由外科器械108的端部执行器125处理的组织的类型,可计算组织摩擦系数μ和/或组织摩擦系数μ的变化率并将其与组织摩擦系数μ的数据库进行比较,该数据库将每个组织摩擦系数μ与组织类型相关联,如上所述。该技术使用所计算的组织摩擦系数μ及其相关的组织类型来控制从发生器500递送到外科器械108的能量的类型(RF能量或超声能量)和能量的功率电平。组织类型包括但不限于具有肌肉结构的组织、具有脉管结构的组织、具有薄肠系膜结构的组织。
[0249] 图50示出了基于确定正由外科器械108处理的组织类型,在从发生器500的ENERGY2/RETURN输出端递送到外科器械108的RF能量和从发生器500的ENERGY1/RETURN输出端递送到外科器械108的超声能量之间动态地进行切换的方法的一个方面的逻辑流程图2900。如本文所述,逻辑流程图2900可在发生器500、多功能外科器械108或其组合中实施。
现在参照图50所示的逻辑流程图2900,处理器502启动发生器500的表征模式以确定2902由外科器械108处理的组织的类型。端部执行器125被定位成使得组织被定位在端部执行器
125的夹持臂145和超声刀149之间。端部执行器1255向组织施加力。通过端部执行器125施加到组织的力通过处理器502测量并与阈值最小力进行比较2904。如果处理器502确定施加到组织的力低于最小阈值力,则施加到组织的力增加2906。一旦组织上的力已经达到最小阈值力,则处理器502对施加到组织的力以及由发生器500递送到端部执行器125的功率进行采样2908,并且将样本保存在缓冲器中。
[0250] 处理器502确定2901缓冲器是否已满。如果缓冲器未满,则处理器502使最近的样本进入2912缓冲器中。如果缓冲器已满,则处理器502使最近的样本进入缓冲器中并且丢弃2914第一点(例如,用于组织和操纵数据缓冲器的FIFO方法)。处理器502计算并存储2916斜率和R2值,并且对力进行测试以确定2918施加到组织的力是否大于最大力阈值。如果施加到组织的力不大于最大阈值,则处理器502对施加到组织的力以及由发生器500递送到端部执行器125的功率进行采样2908,并且将样本保存在缓冲器中。处理器502重复进行,直到施加到组织的力大于最大阈值。处理器502选择具有最高R2的斜率并计算2920组织摩擦系数μ。如果处理器502确定2922R2小于预先确定的阈值,则处理器502继续沿着“是”分支进行,并且系统显示2924组织类型未被识别。如果R2大于或等于阈值,则处理器502继续沿着“否”分支进行,并且将所计算的组织摩擦系数μ与存储在组织信息数据库中的值2928进行比较
2926。
[0251] 在一个方面,阈值可以在例如0.6至1.00的范围中选择,并且可以优选地设定为约0.90。在其他方面,可使用更复杂的统计测试来选择阈值,以确定水平置信度R2。在一个方面,阈值可以在0.6至1.00之间选择,并且可以优选地设定为约0.90。在其他方面,可使用更复杂的统计测试来选择阈值,以确定水平置信度R2。处理器502然后选择2930并显示组织类型,并且指定2932功率递送分布曲线,以从发生器500向外科器械108的端部执行器125递送超声能量(ENERGY1/RETURN)或RF能量(ENERGY2/RETURN)。进入2934正常操作模式,使得使用组织类型和相关的功率递送分布曲线来控制用于处理组织的端部执行器。使用根据逻辑流程图2900确定的组织类型,处理器502可以为该特定组织提供优化的能量递送。被确定为血管或肌肉较多的组织类型在循环开始时将需要更多的RF能量,以在施加超声能量之前或在RF与超声能量的比例较高时提供更多的密封能量。而血管较少的组织类型在循环开始时将需要较少的RF能量,并且系统将改变使用超声能量向切割传递能量的分布曲线。能量可以被施加到组织,直到组织达到或超过可被称为终端阻抗的预先确定的阈值阻抗,并且该预先确定的阈值阻抗是对应于组织密封完成时组织的阻抗的组织阻抗。
[0252] 基于由端部执行器和能量参数限定的孔径动态地改变从发生器递送的能量的技术
[0253] 在一个方面,本公开提供了用于基于由端部执行器限定的孔动态地改变从发生器递送的能量的技术。根据一个方面,用于动态地改变从发生器(诸如发生器102、200、300、400、500(图1至图3和图4至图8)中的任一者)或外科器械(诸如外科器械108(图1至图3))递送的能量的技术。为了使公开内容简洁和清楚,将参照联接到图8的发生器500的图2的多功能外科器械108来描述用于基于由端部执行器和能量参数限定的孔径动态地改变从发生器递送的能量的技术,但是应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,可以容易地替换本文所述的器械、发生器和端部执行器的其他构型。
[0254] 可基于由夹持在组织上的端部执行器125限定的孔径,在RF能量和超声能量之间的规程期间,动态地改变发生器500的能量分布曲线。这允许发生器500基于由端部执行器125施加在正在由外科器械108处理的组织上的夹持力的量,从RF能量切换到超声能量。由夹持臂145限定的孔径与例如当RF能量从发生器500递送到外科器械108的端部执行器125时产生适当的凝固密封相关,使得当组织上的端部执行器108有足够的闭合时应使用RF能量。因此,当由端部执行器108限定的孔径太大并且没有足够的夹持力施加在组织上以进行适当的凝固时,只有超声能量通过发生器500的ENERGY1/RETURN输出端递送到端部执行器
125的超声刀149。
[0255] 例如,有关各种组织测量值和/或特性的误导性信息可被传递到发生器500,以在用于根据端部执行器125所限定的孔径来控制所递送的能量的技术中使用。可受到由端部执行器125限定的孔径的影响的一种这样的测量是组织阻抗。由本文所述的器械测量的组织阻抗将取决于若干因素,包括由端部执行器125施加的夹持力或压力,以及在RF能量的情况下的电极之间的距离或在超声能量的情况下的夹持臂145的孔径。确定凝固周期结束的许多技术取决于组织阻抗。在超声刀149上未完全闭合的夹持臂145可导致组织阻抗的确定,该确定可能不能正确地表示组织的状况。不正确的组织阻抗确定可导致凝固周期的提前终端,因为发生器500可在尚未实现适当凝固密封之前从RF能量切换到超声能量。在一个方面,组织阻抗可由处理器502通过将联接在标记为ENERGY2/RETURN的端子两端的第二电压感测电路524的输出除以与电力变压器508的次级侧的RETURN支路串联设置的电流感测电路514的输出来确定,如图8所示。电压感测电路512的输出被提供给隔离变压器和ADC 516,并且电流感测电路514的输出被提供给另一个隔离变压器和ADC 518,以将电压和电流测量值以数字形式提供给处理器502。
[0256] 由端部执行器125限定的孔径可以使用各种技术来确定。在各个方面,由端部执行器125限定的孔径可通过检测端部执行器125的枢转角度来确定。这可通过使用电位差计、霍尔效应传感器(以结合图19描述的方式)、光学编码器、光学红外传感器、感应传感器或其组合来实现。在另一方面,使用例如霍尔效应传感器、光学编码器、光学红外传感器、感应传感器或其组合来测量相对于端部执行器的第一部件和第二部件的接近度,以确定由端部执行器所限定的孔径。在另一方面,外科器械108可以被构造成能够通过测量与端部执行器相互作用的组织的组织阻抗变化来检测由端部执行器125所限定的孔径。在另一方面,外科器械108可以被构造成能够在将超声能量以脉冲形式施加到端部执行器125时,通过测量由端部执行器125施加在组织上的负载来检测端部执行器125所限定的孔径。在另一方面,外科器械108包括用于关闭端部执行器125的开关或其他机构,所述开关或机构可检测由端部执行器125所限定的孔径。在另一方面,由端部执行器125限定的孔径可基于位于外科器械108的轴129或柄部109中的闭合机构的线性位移或行程来确定。在另一种形式中,由端部执行器125限定的孔径可以通过位于外科器械108的柄部109中的触发机构的角位移来确定。
[0257] 图51是用于基于由端部执行器限定的孔径以及能量参数来动态地改变从发生器递送的能量的技术的一个方面的逻辑流程图3000。如本文所述,逻辑流程图3000可在发生器500、外科器械108或其组合中实施。现在参照图51所示的逻辑流程图3000和图1的结合电外科和超声多功能外科器械108和发生器102、200、300、400、500(图1至图3和图4至图8)的外科系统100,如本文所述确定由端部执行器125限定的孔径。首先,如图42A-B、图43A-B所示,外科器械108的端部执行器125在组织上闭合;并且端部执行器125例如利用来自发生器500的能量来激活3002。由端部执行器125限定的孔径由处理器502使用本文所述的任何技术来确定3004。一旦确定3004由端部执行器125确定的孔径,处理器502便发送信号通知波形发生器504从发生器500递送能量,并且基于所确定的由端部执行器125限定的孔径,控制发生器500的输出在RF能量ENERGY2和超声能量(ENERGY1/RETURN)之间切换。因此,处理器
502基于由端部执行器125所限定的孔径来选择3006功率递送分布曲线。处理器502在组织处理过程期间继续监测3008由端部执行器125所限定的孔径,并且基于由端部执行器125所限定的变化的孔径,动态地改变3010从发生器500递送的能量。
[0258] 在另一方面,一种用于控制从发生器(诸如发生器102、200、300、400、500(图1至图3和图4至图8))或者外科器械108(诸如外科器械108(图1至图3))输出递送到外科器械108的端部执行器125的功率的技术可包括输入,该输入包括基于由外科器械108的端部执行器
125限定的孔径的能量参数。如图42A-B、图43A-B所示,来自发生器500的能量分布曲线可在使用能量参数的RF能量和超声能量之间的规程期间动态地改变,该能量参数基于由夹持在组织上的端部执行器125限定的孔径。这允许发生器500基于由端部执行器125施加到正在由外科器械108处理的组织的夹持力而从RF能量ENERGY2切换到超声能量(ENERGY1/RETURN)。如上所述,由夹持臂145限定的孔径与例如当RF能量从发生器500递送到外科器械
108的端部执行器125时产生适当的凝固密封相关,使得当组织上的端部执行器125有足够的闭合时应使用RF能量。因此,当由端部执行器125限定的孔径太大并且施加到组织上的夹持力不足以适当凝固时,发生器500仅将超声能量递送到端部执行器125。
[0259] 由端部执行器125限定的孔径可以使用本文所述的任何方法来确定。例如,外科器械108可以包括由位于端部执行器125中的传感器限定的孔径,该传感器可以通过连接器被馈送到外科器械108柄部109中的ASIC。外科器械108还可以包括外科器械108的柄部109中的传感器,该传感器被构造成能够检测由端部执行器125限定的孔径。
[0260] 能量参数被构造成能够被加载到发生器500中,并且可以包括多个不同的参数,包括但不限于电压、电流、功率以及用于处理组织的一种或多种技术。这些参数可与可以从发生器500递送的RF能量和超声能量相关。能量参数可以包括用于控制从发生器500递送的能量的信息,诸如最大值和/或最小值。能量参数可以存储在多个位置,包括外科器械上的EEPROM或一些其他非易失性存储器。另外,可存在多组能量参数。例如,可存在用于优化组织横切的第一组能量参数和用于优化组织点凝固的第二组能量参数。应当理解,可存在任意数量的能量参数组对应于各种类型的组织处理,以允许发生器基于必要的组织处理在各组能量参数之间切换。
[0261] 当外科器械108的端部执行器125被激活时,本文所述的各种技术中的一个或多个被用于检测由端部执行器108限定的孔径。在一个方面,当端部执行器125在组织周围闭合时,发生器500可以利用能量参数来优化组织横切。当端部执行器125具有更大的孔径并且未被夹持在组织上时,发生器500可以利用能量参数来优化组织的点凝固。
[0262] 图52是用于基于由端部执行器限定的孔径以及能量参数来动态地改变从发生器递送的能量的技术的一个方面的逻辑流程图3200。如本文所述,逻辑流程图3200可在发生器500、多功能外科器械108或其组合中实施。现在参照图52所示的逻辑流程图3100,利用电外科和超声器械108和发生器500的组合,首先由处理器502确定由端部执行器125限定的孔径,如本文所述。如图42A-B、图43A-B所示,外科器械108的端部执行器125在组织上闭合,并且利用来自发生器500的能量来激活端部执行器125。使用本文所述的任何技术来确定3104由端部执行器125限定的孔径。处理器502发送信号通知波形发生器504将能量从发生器500递送到端部执行器125,并在两者之间切换发生器500的输出,以通过使用先前加载到发生器500中的能量参数组中的一个,基于由端部执行器125限定的孔径在RF能量和超声能量之间切换。因此,能量参数基于由端部执行器125限定的先前确定的3104孔径被传送3106到发生器500。处理器502在组织处理过程期间监测3108由端部执行器125限定的孔径,使得可以在组织处理过程期间基于由端部执行器125限定的变化的孔径,由处理器502动态地传送3110从发生器500递送的能量。这允许发生器500基于由端部执行器125所限定的变化的孔径,在各组能量参数之间动态地进行切换。
[0263] 应当理解,可以使用各种信息组合来确定在组织处理期间要使用哪个能量参数组。例如,可以使用由端部执行器限定的孔径和所计算的组织阻抗,确定需要哪个能量参数组来控制从发生器递送的能量。
[0264] 用于组织的动态感测的技术
[0265] 在一个方面,本公开提供动态组织感测技术。在一个方面,动态组织感测技术可使用发生器(诸如发生器102、200、300、400、500(图1至图3和图4至图8)中的任一者)或外科器械(诸如外科器械108(图1至图3))来实施。为了使公开内容简洁和清楚,将参照图2中联接到图8的发生器500的多功能外科器械108来描述动态组织感测技术,但是应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,可以容易地替换本文所述的器械、发生器和端部执行器的其他构型。
[0266] 如在图42A-B、图43A-B中所示和所描述的那样,在测量组织厚度和超声刀上的法向力时,以及在测量组织摩擦系数μ时,在一个方面,提供了一种技术,用于脉动而以设定的时间间隔测量组织摩擦系数μ,并且基于随时间所测量的系数μ,调整由发生器102、200、300、400、500(图1至图3和图4至图8)中的任一者或外科器械(图1至图3)递送的功率,以便高效地横切或“切割”组织,并且能够良好地止血。在一个方面,感测技术被构造成能够监测组织摩擦并确定组织摩擦系数μ,如本文所述,在整个切割过程中,基于组织摩擦系数μ随时间的变化来调节切割期间递送的能量。
[0267] 图53是动态组织感测技术的一个方面的逻辑流程图3200。如本文所述,逻辑流程图3200可在发生器500、多功能外科器械108或其组合中实施。现在参照图53中所示的逻辑流程图3200,用于组织类型的知识的特定于病例的细节被输入322到发生器500中。如图42A-B、图43A-B所示,外科器械108的端部执行器125在组织上闭合,并且组织摩擦系数μ由处理器502检查3204,并且根据已知的法向力N、组织摩擦系数μ以及如本文所述的由处理器
502确定的组织厚度将功率递送3206到组织。处理器502将μ/|μ|的变化率与μ的已知值进行比较3208。在一个方面,用于预定义的μ/功率递送率的查找表可以由处理器502使用。处理器502基于Δμ将发生器500递送的功率调整3210为更高或更低。当μ达到3212已知的或预先确定的阈值时,处理器502检查3214端部执行器125的夹持臂145以抵靠超声刀149闭合。在一个方面,这可以基于已知的法向力N和表示闭合的端部执行器钳口的已知的生产法向力Np来确定。当钳口闭合完成时,处理器502控制功率短脉冲的递送3216以完成组织横切或切割直到切割完成3218。
[0268] 因此,通过测量组织摩擦系数μ,处理器502脉动而以设定的时间间隔测量组织摩擦系数μ,并且基于随时间所测量的系数μ,调整由发生器500递送到组织的功率以高效地横切或“切割”组织并且能够良好地止血。在一个方面,感测技术监测并周期性地确定组织摩擦系数μ,如本文所述,同时进行切割,并且基于组织摩擦系数Δμ随时间的变化,在切割期间调节由发生器递送的能量。
[0269] 虽然前述描述中已陈述了各种细节,但应当理解,可在没有这些具体细节的情况下实践利用基于组织类型的用户自适应技术的外科系统的各个方面。例如,为简洁和清楚起见,以框图的形式示出了选择的方面,而不是详细地示出。本文提供的详细描述的某些部分可以呈现为对存储在计算机存储器中的数据进行操作的指令。本领域的技术人员用此类描述和表达向本领域的其他技术人员描述和传达他们的工作要旨。通常,技术是指导致所需结果的步骤的自相容序列,其中“步骤”是指物理量的操纵,物理量可以(但不一定)采用能被存储、传送、组合、比较和以其他方式操纵的电或磁信号的形式。常用于指这些信号,如位、值、元素、符号、字符、术语、数字等。这些和类似的术语可与适当的物理量相关联并且仅仅是应用于这些量的方便的标签。
[0270] 除非上述讨论中另外明确指明,否则应当理解,在上述描述中,使用术语诸如“处理”或“估算”或“计算”或“确定”或“显示”等的讨论是指计算机系统或类似的电子计算装置的动作和处理,其操纵表示为计算机系统的寄存器和存储器内的物理(电子)量的数据并将其转换成相似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其他此类信息存储、传送或显示装置内的物理量的其他数据。
[0271] 值得一提的是,任何对“一个方面(one aspect)”、“一方面(an aspect)”、“一种形式(one form)”、“一形式(an form)”的提及均意指结合所述方面所述的具体特征、结构或特性包括在至少一个方面中。因此,出现在整篇说明书中的不同位置中的短语“在一个方面(in one aspect)”、“在一方面(in an aspect)”、“在一种形式中(in one form)”或“在一形式中(in an form)”不一定都是指同一方面。此外,具体特征、结构或特性可在一个或多个方面中以任何合适的方式组合。
[0272] 一些方面可使用表达“联接”和“连接”连同其衍生词来描述。应当理解,并不希望这些术语是彼此同义的。例如,某些方面可以利用术语“连接”来描述,以表示两个或更多个元件彼此直接物理接触或电接触。又如,一些方面可使用术语“联接”来描述,以表示两个或更多个元件直接物理接触或电接触。然而,术语“联接”还可以指两个或更多个元件彼此不是直接接触,而是彼此配合或相互作用。
[0273] 虽然本文描述了各种形式,但可以实施那些形式的多种修改形式、变型形式、替代形式、变化形式和等同形式,这些形式是本领域技术人员将会想到的。另外,在公开了用于某些部件的材料的情况下,也可使用其他材料。因此,应当理解,上述具体实施方式和随附权利要求旨在涵盖属于本发明所公开的形式范围内的所有此类修改形式和变型形式。以下权利要求旨在涵盖所有此类修改形式和变型形式。
[0274] 在一般意义上,本领域的技术人员将会认识到,可以用多种硬件、软件、固件或其任何组合单独和/或共同实施的本文所述的多个方面可以被看作是由多种类型的“电子电路”组成。因此,如本文所用,“电子电路”包括但不限于具有至少一个离散电路的电子电路、具有至少一个集成电路的电子电路、具有至少一个专用集成电路的电子电路、形成由计算机程序配置的通用计算装置的电子电路(如,至少部分地实施本文所述的方法和/或装置的由计算机程序配置的通用计算机,或至少部分地实施本文所述的方法和/或装置的由计算机程序配置的微处理器)、形成存储器装置(如,形成随机存取存储器)的电子电路,和/或形成通信装置(如,调节解调器、通信开关或光电设备)的电子电路。本领域的技术人员将会认识到,可以模拟或数字方式或它们的一些组合实施本文所述的主题。
[0275] 上述具体实施方式已通过使用框图、流程图和/或示例阐述了装置和/或过程的各种形式。只要此类框图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作,本领域的技术人员就要将其理解为此类框图、流程图或示例中的每个功能和/或操作都可以单独和/或共同地通过多种硬件、软件、固件或实际上它们的任何组合来实施。在一种形式中,本文所述的主题的若干部分可以通过专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或其它集成格式来实施。然而,本领域的技术人员将会认识到,本文所公开的形式的一些方面可以作为在一台或多台计算机上运行的一个或多个计算机程序(如,作为在一个或多个计算机系统上运行的一个或多个程序),作为在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(如,作为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序),作为固件,或作为实际上它们的任何组合全部或部分地在集成电路中等效地实现,并且根据本发明,设计电路和/或编写软件和/或固件的代码将在本领域技术人员的技术范围内。另外,本领域的技术人员将会认识到,本文所述主题的机制能够作为多种形式的程序产品进行分布,并且本文所述主题的示例性形式适用,而不管用于实际进行分布的信号承载介质的具体类型是什么。信号承载介质的示例包括但不限于:可记录型介质,诸如软盘硬盘驱动器、光盘(CD)、数字视频盘(DVD)、数字磁带、电脑内存等;以及传输型介质,诸如数字和/或模拟通信介质(例如,光纤电缆、波导、有线通信链路、无线通信链路(例如,发射器、接收器、传输逻辑部件、接收逻辑部件等)等)。
[0276] 上述美国专利、美国专利申请公开、美国专利申请、国外专利、国外专利申请、本说明书中所提及和/或任何应用数据表中所列出的非专利申请或任何其他公开材料均在不与其相矛盾的情况下以引用方式并入本文。因此,并且在必要的程度下,本文明确列出的公开内容代替以引用方式并入本文的任何冲突材料。据称以引用方式并入本文但与本文列出的现有定义、陈述或其他公开材料相冲突的任何材料或其部分,将仅在所并入的材料与现有的公开材料之间不产生冲突的程度下并入。
[0277] 本领域的技术人员将会认识到,本文所述的组成部分(例如,操作)、装置、对象和它们随附的论述是为了概念清楚起见而用作示例,并且可以设想多种构型修改形式。因此,如本文所用,阐述的具体示例和随附的论述旨在代表它们更一般的类别。通常,任何具体示例的使用旨在代表其类别,并且具体组成部分(例如,操作)、装置和对象的未纳入部分不应采取限制。
[0278] 对于本文中使用的基本上任何复数和/或单数术语,本领域技术人员可从复数转换成单数和/或从单数转换成复数,只要适合于上下文和/或应用即可。为清楚起见,各种单数/复数置换在本文中没有明确表述。
[0279] 本文所述的主题有时示出了包含在不同的其他部件内或与不同的其他部件连接的不同部件。应当理解,这样描述的架构仅是示例,并且事实上可以实施实现相同功能性的许多其他架构。在概念意义上,实现相同功能性的部件的任何布置结构都是有效“相关联的”,从而实现所需的功能性。因此,本文中为实现特定功能性而结合在一起的任何两个部件都可被视为彼此“相关联”,从而获得所需的功能性,而不论架构或中间部件如何。同样,如此相关联的任何两个部件也可视为彼此“操作地连接”或“操作地联接”,以实现所需的功能性,并且能够如此相关联的任何两个部件都可视为彼此“可操作地联接”,以实现所需的功能性。可操作地联接的具体示例包括但不限于可物理匹配的和/或物理交互式部件,和/或可无线交互的和/或无线交互式部件,和/或逻辑交互的和/或可逻辑交互式部件。
[0280] 在一些情况下,一个或多个部件在本文中可被称为“被构造成能够”、“可被构造成能够”、“可操作/可操作地”、“适于/可适于”、“能够”、“可适形的/适形于”等。本领域的技术人员将会认识到,除非上下文另有所指,否则“被构造成能够”通常可涵盖活动状态的部件和/或未活动状态的部件和/或待机状态的部件。
[0281] 虽然已经示出并描述了本文所述的本发明主题的特定方面,但是对本领域的技术人员将显而易见的是,基于本文的教导,可在不脱离本文所述的主题的情况下作出变化和修改,并且如在本文所述的主题的真实实质和范围内,其更广泛的方面并因此所附权利要求将所有此类变化和修改包括在其范围内。本领域的技术人员应当理解,一般而言,本文、以及特别是所附权利要求(例如,所附权利要求的正文)中所使用的术语通常旨在为“开放”术语(例如,术语“包括”应解释为“包括但不限于”,术语“具有”应解释为“至少具有”,术语“包含”应解释为“包含但不限于”等)。本领域的技术人员还应当理解,如果所引入权利要求叙述的具体数目为预期的,则这样的意图将在权利要求中明确叙述,并且在不存在这样的叙述的情况下,不存在这样的意图。例如,为有助于理解,下述所附权利要求可含有对介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求叙述。然而,对此类短语的使用不应视为暗示通过不定冠词“一个”或“一种”引入权利要求叙述将含有此类引入权利要求表述的任何特定权利要求限制在含有仅一个这样的表述的权利要求中,甚至当同一权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和诸如“一个”或“一种”(例如,“一个”和/或“一种”通常应解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)的不定冠词时;这也适用于对用于引入权利要求表述的定冠词的使用。
[0282] 另外,即使明确叙述引入权利要求叙述的特定数目,本领域的技术人员应当认识到,此种叙述通常应解释为意指至少所叙述的数目(例如,在没有其他修饰语的情况下,对“两个叙述”的裸叙述通常意指至少两个叙述、或两个或更多个叙述)。此外,在其中使用类似于“A、B和C中的至少一者等”的惯例的那些情况下,一般而言,这种结构意在具有本领域的技术人员将理解所述惯例的意义(例如,“具有A、B和C中的至少一者的系统”应当包括但不限于具有仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起和/或A、B和C一起等的系统)。在其中使用类似于“A、B或C中的至少一者等”的惯例的那些情况下,一般而言,这种结构意在具有本领域的技术人员将理解所述惯例的意义(例如,“具有A、B或C中的至少一者的系统”应当包括但不限于具有仅A、仅B、仅C、A和B一起、A和C一起、B和C一起和/或A、B和C一起等的系统)。本领域的技术人员还应当理解,通常,除非上下文另有指示,否则无论在具体实施方式、权利要求或附图中呈现两个或更多个替代术语的转折性词语和/或短语应理解为涵盖包括所述术语中的一者、所述术语中的任一个或这两个术语的可能性。例如,短语“A或B”通常将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
[0283] 对于所附权利要求,本领域的技术人员将会理解,其中表述的操作通常可以任何顺序进行。另外,尽管以一定序列(一个或多个)列出了多个操作流程,但应当理解,可以不同于所示顺序的其他顺序进行所述多种操作,或者可以同时进行所述多种操作。除非上下文另有规定,否则此类替代排序的示例可包括重叠、交错、中断、重新排序、增量、预备、补充、同时、反向,或其他改变的排序。此外,除非上下文另有规定,否则像“响应于”、“相关”这样的术语或其他过去式的形容词通常不旨在排除此类变体。
[0284] 虽然本文描述了各种形式,但可以实施那些形式的多种修改形式、变型形式、替代形式、变化形式和等同形式,这些形式是本领域技术人员将会想到的。另外,在公开了用于某些部件的材料的情况下,也可使用其他材料。因此,应当理解,上述具体实施方式和随附权利要求旨在涵盖属于本发明所公开的形式范围内的所有此类修改形式和变型形式。以下权利要求旨在涵盖所有此类修改形式和变型形式。
[0285] 总而言之,已描述了由采用本文所述的概念产生的许多有益效果。为了举例说明和描述的目的,已经提供了一个或多个形式的上述具体实施方式。所述说明并非意图为详尽的或限定到本发明所公开的精确形式。可以按照上述教导内容对本发明进行修改或变型。选择和描述的一个或多个形式是为了说明原理和实际应用,从而使本领域的普通技术人员能够利用适用于预期的特定用途的所述多个形式和多种修改形式。旨在与本申请一起提交的权利要求书限定整体范围。
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