闭环手术系统的制作方法

本发明涉及与内窥镜检查手术过程并且尤其是与关节镜检查过程一起使用的手术系统，并且更加具体地涉及与这些手术过程一起使用的闭环手术系统，这些手术过程能够基于来自手术切除装置、流体流和压力感测的反馈来提供流入物控制和流出物控制。

背景技术：

现有许多手术系统，这些手术系统用在内窥镜检查中且尤其是关节镜检查中。这些系统通常使用专用电动控制单元12（图1）、专用控制单元14，该专用电动控制单元12包括用于开环流体流控制的一次性管道组，该专用控制单元14用于手术切除的切除装置的马达驱动单元（MDU）18。这种常规系统10主要构造成如图1中所示出的。在使用中，专用电动控制单元12控制来自流体源16（诸如，流体袋）的流体流。在这种常规系统中，泵和切除装置关于MDU 14的状态彼此进行通信。

在这种常规系统中，MDU的操作产生的溢出物通常在被产生时就通过将该溢出物和/或流入物从手术部位抽取至诸如在图1中示出的抽吸源处来从手术部位被移除。在所示出的实施例中，MDU构造为分段地移除溢出物。抽吸源可以是如本领域中已知的以及在其它方面适合于预期用途的多个源中的任何一个。

当MDU 14接通时，常规系统进行操作，并且泵送机构在电动控制单元12的控制下将流向手术部位的流增加至设定值。当MDU关闭时，电动控制单元12使得流向手术部位的流体流减小。由于来自/到手术部位的流出物和流入物并非都受到自动控制，所以常规系统不是闭环。

在当前流体管理系统中，来自手术部位的流出物通常是由外科医生通过他们调节MDU上的流出物值来手动地进行控制。目前，一些单元或者系统利用在同一单元将流出物控制和流入物控制组合。关节中的压力是基于算法和外部压力采样来计算。

这种内窥镜修复过程通常具体实施流体源16，该流体源16联接至泵，以便可以在切除装置用于切割、修剪或者在其它方面处理手术部位处或者附近的组织和骨骼时以期望压力/速率将流体泵送到关节中。在大约相同时间，抽吸子系统通常接合以便从手术部位移除来自对组织进行处理的流体和任何碎片以及从所述流体和任何碎片导致的任何血液（流出物）。此外，该流体流和抽吸过程也可以有益地移除任何血液、碎片或者其它可能挡住或者遮蔽内窥镜以及因此外科医生的视线的物质或者液体。

尽管流体源和/或流体泵可以被调控用于控制流体流，但这些系统通常被布置为使得外科医生或者其它手术人员（例如，护士）必须在手术过程期间手动地调节抽吸压力以便增加或者减小该抽吸压力以及因此出现的抽吸量。此外，尽管可以将流体流控制为期望值或者大约为期望值，但如果条件改变（例如，产生的碎片比移除的碎片多），则外科医生或者其它手术人员还必须调节流体流（流入物）以适合改变的条件并且还必须调节抽吸压力（控制流出物）以便适合变化条件。

如从前文可以看到的，如果手术过程产生更多碎片，则没有就位的机构来检测该事件并且自动地调节流体流和抽吸以便处理增加的碎片。换言之，这些常规系统需要外科医生来确定增加的碎片的存在或者产生，并且然后采取适当行动以手动地调节流到手术部位中的流体流和从手术部位的抽吸。相应地，当碎片的量减少时，外科医生必须采取适当行动以手动地减小流体流或者抽吸以便避免不希望的操作条件（例如，关节压力增加至不希望的水平）。

由于该常规系统不形成闭环系统，所以外科医生或者手术人员需要监测手术条件（例如，视觉地）以便确定是否需要调节流体流入物/流出物从而在关节内维持期望压力以及处理内窥镜的任何遮蔽或者挡住问题。换言之，在外科医生根据手术过程使用切除装置处理组织的同时，外科医生同时因为任何此遮蔽或者挡住情况而分散注意力并且也因为外科医生还必须确定手术条件是否已经改变而分散注意力，手术条件的改变使得对流体流入物/流出物进行手动调节显得必要，同时将关节压力维持至期望值。

如果外科医生确定该调节是必要的，则外科医生或者在他指导下的某个人必需进行该调节。因此，外科医生不能够在不用同时担心对系统的流入物/流出物控制进行操控以维持关节压力的情况下集中注意力于切除。由于该过程需要外科医生在切除组织的同时评估操作条件和维持关节压力，所以外科医生的行动还必须考虑到该调节可能对于关节的扩张和溢出可能性具有的影响。

美国公开第2008/0154182号似乎描述和教导了一种关节镜冲洗/吸出系统，该关节镜冲洗/吸出系统可以调节流以便在手术部位维持设定压力，这是基于用管道组盒为给定手术过程和给定手术过程中使用的给定手术装置提供的代码，或者替代地，基于如用户在控制面板显示器上选择的压力值和流量值（即，通过升/降压力/流控制按钮来设定期望压力和升/降流速）。这种压力控制系统可以提供关于工作部位处的压力的信息，以便对流入物或者流出物进行相应地调节以维持在设定压力下。

USP 6,159,160似乎示出、教导或者描述了用于将流体受控地注入到体腔中的改进型系统和方法。尤其，这种系统方法允许用户在多个医疗过程中需要的广泛流体流速范围内对体腔中产生的压力进行控制。进一步提供的是，所述方法以及其系统尤其良好地适应于需要将流体受控地注入到体腔中的微创内窥镜过程，诸如，适应于宫腔镜子宫内膜切除、经尿道切除、以及在患者体内执行的多种腹腔镜或者关节镜过程。其中尤其应注意，此系统和方法是在子宫切除过程的情况下进行描述。

美国公开第2004/0133149号（其与USP 7,371,224相对应）似乎示出、教导或者描述了一种用于使用流体来冲洗体腔的装置。该装置包括用于将流体引入到体腔中的冲洗泵以及在该冲洗泵的压力侧上的压力传感器。

美国公开第2012/0172888号（其与USP 8,568,424相对应）似乎示出、教导或者描述了一种宫腔镜组织移除系统。宫腔镜检查是由通过子宫颈进入的内窥镜或者宫腔镜对子宫腔的检查。

美国公开第2007/020148号（其与USP 7,981,070相对应）似乎示出、教导或者描述了一种用于在肢体的一部分内建立止血以助于手术的内部止血带。

USP 5,865,764似乎示出、教导或者描述了一种用于对体腔内的内部压力进行无创测量的装置和方法。在更加具体的方面中，该专利更加特别地涉及一种用于在进行眼部手术期间对眼内压进行无创测量的装置和方法。

USP 5,779,662似乎示出、教导或者描述了一种腹腔镜组织切除系统，更加特别地为一种电动腹腔镜组织切除系统/过程，其中，体腔填充有气体介质以便维持气腹。尽管该专利涉及一般的术语流体，但应意识到流体具体地可是气体。这种在内窥镜手术过程期间使用的电动组织切除系统包括电动组织切除装置，该电动组织切除装置同时地从充气体腔内的手术工作部位切除和吸出组织。一部分周围流体介质（即，来自充气体腔）与吸出的组织一起被吸出。分离构件设置用于使切除的组织与来自流体介质（通常是二氧化碳）的其它碎片分离开，以便使得可以将分离出的流体介质返回至体腔以维持气腹。

美国公开第2004/0138687号（其与USP 7,717,931相对应）似乎示出、教导或者描述了一种具有手持件的手术工具系统，该手持件具有用于调控连接至该手持件的流体泵的阀组件。通常，该专利示出、教导和描述了一种电动手术手持件，诸如，内窥镜手术中采用的那种电动手术手持件。更加特别地，此电动手术手持件包括：用于向手术部位施加流体的冲洗器、用于从该部位抽取流体的抽吸管道、用于清洁抽吸管道的构件、以及用于致动补充切割附件的马达。

美国公开第2012/0016293号似乎示出、教导或者一种内窥镜气体递送系统，该内窥镜气体递送系统包括两个气体供应源（例如，二氧化碳和气源——空气泵和二氧化碳缸），并且其中，气体平稳地且自动地进行切换。通过使用气体供应流速调节单元来将二氧化碳气体供应至内窥镜。当检测到缸的二氧化碳气体剩余量并且所检测到的二氧化碳气体的压力小于预定值，则使空气泵旋转以便供应加压空气。空气泵的旋转数量受到控制，并且加压空气量被供应为与供应的二氧化碳气体量相同。切换至加压空气是自动地执行的。切换前和切换后的供应量彼此相等，并且手术操作员不会感到任何的不舒服。

欧洲专利第1769756号（“EP`756专利”）似乎示出、教导或者描述了一种用于插入到手术部位中以进行内窥镜检查或者腹腔镜检查从而同时地固定和切断组织的手术器械。该EP专利似乎示出、教导或者描述了一种可以按照内窥镜方式或者腹腔镜方式插入到手术部位中从而同时地固定和切断组织的手术器械。该手术器械包括负载感测压力传感器，该负载感测压力传感器在策略上放置用于进行闭环控制和监测。固定应用组件（末端执行器）内的此负载感测可以提供反馈以便防止在组织不足或者组织太多的情况下固定钉的击发。这种负载感测还允许感测支撑材料的恰当存在并且在感测到击发之后部署该支撑材料。

美国公开第2002/0077587号涉及一种具有柔性可折叠注入容器的注入控制系统。更具具体地，该公开似乎示出、教导或者描述了一种用在白内障手术领域中的具有柔性可折叠注入容器的注入控制系统，并且更加具体地涉及一种用于超声乳化白内障吸出手持件的注入控制系统。在该手术中，将装置插入到眼睛的一部分中以便破坏晶状体并且然后吸出所破坏的晶状体，以便可以将人造眼内晶状体插入到眼睛中。

美国公开第2010/0082053号似乎示出、教导或者描述了一种流体喷射装置、流体喷射方法以及一种流体喷射手术器械，该流体喷射手术器械有利地可以在流体被喷射至目标部位时更稳地高精度地喷射流体。如进一步描述的，这种流体喷射装置或者流体喷射手术器械构造为选择性地和可控制地喷射处于高压下的重复流体脉冲，该流体脉冲可以用于选择性地切割某一组织并且也用于选择性地不切割其它组织。

因此可以期望的是提供一种闭环手术系统和与该闭环手术系统有关的方法。特别可以期望的是提供将能够响应于切除装置的负载的变化而自动地调节流体流的此系统和方法。还可以期望的是提供将能够在执行手术过程期间自动地感测给定切除装置的负载变化且响应于该负载变化自动地改变（增加或者减小）流体流的此系统和方法。进一步地，可以期望的是提供此系统和方法，该系统和方法将能够自动地确定切除装置的电动马达的电流变化，使这些电流变化与负载变化有关，并且响应于该电流变化或者负载变化而自动地改变（增加或者减小）流体流（流入物和/或流出物）。

技术实现要素：

本发明在其最广泛的方面中以一种闭环手术系统为特征，该闭环手术系统包括一个或多个控制单元，该一个或多个控制单元构造为形成用于流体控制的流体控制子系统和用于控制手术装置的装置控制子系统。该两个控制子系统结合起来提供自动自管理闭环系统，该自动自管理闭环系统用于借助智能通信来控制进入和离开手术部位的流体并且用于维持外科医生所期望的预选压力。在特定实施例中，这是通过使用在使用手术切除装置的特定切除能力时来自手术切除装置的在经验上相关联的马达速度和负载测量值、基于供应电流来实现。例如，响应于手术装置的负载的变化而自动地调节流体流、或者在手术过程期间自动地感测手术装置的负载变化以及响应于该负载变化而自动地改变（增加或者减小）流体流（流入物和/或流出物）。同样以与该闭环手术系统有关的方法为特征。

根据本发明的一个方面，以一种用在内窥镜手术过程（诸如，关节镜手术过程）中的闭环手术系统为特征。

该闭环手术系统更加特别地包括两个控制子系统，即包括流体控制器的流体控制子系统和包括装置控制器的装置控制子系统，该流体控制器构造且布置为控制流体流，该装置控制器构造且布置为控制手术装置。流体控制器进一步构造且布置为控制到手术部位的流体（流体流入物）以及从手术部位抽吸或者提取的流体（流体流出物），其中，流入物或者流出物中的一者或者两者受到控制以便在关节内维持期望压力。装置控制器还监测手术装置的至少一个参数。同样在本发明的范围内的是提供单个控制器，该单个控制器构造且布置为能够执行如本文针对流体控制器和装置控制器两者所描述的功能。

流体控制器或者装置控制器中的一个从被监测的一个参数来确定手术装置的操作条件是否已经改变，进一步确定所改变的操作条件是否需要流体流入物或者流体流出物中的一者或者两者发生改变；并且如果确定了需要对流入物和/或流出物进行改变，则确定流量变化。流体控制器还进一步构造且布置为基于所确定出的流量变化来使得流体流成为增加或者减小的流体流之一。

在本发明的实施例中，流体控制子系统和装置控制子系统结合起来提供自动自管理闭环系统，用于借助智能通信来控制进入和离开手术部位的流体。

在其它实施例中，流体控制器进一步构造且布置为至少在手术部位处维持预选压力。

在另外的实施例中，流体控制器进一步构造且布置为：通过使用在使用手术装置的特定切除能力时来自手术装置的在经验上相关联的马达速度和负载测量值、基于供应电流来维持预选压力。

在另外的实施例中，闭环手术系统进一步包括流入泵、流出泵和流体源。该流体源联接至流入泵，并且流入泵和流出泵中的每一个都流体地联接至手术部位。流体控制器还构造且布置为控制流入泵和流出泵中的一者或者两者的操作以便至少在手术部位的区域中维持预选压力。

在另外的实施例中，流体控制器构造且布置为响应于手术装置的负载的变化而自动地调节流体流。

在另外的实施例中，装置控制器构造且布置为在执行手术过程期间自动地感测给定切除装置的负载变化，并且流体控制器构造且布置为响应于该负载变化而自动地改变（增加或者减小）流体流。

在另外的实施例中，装置控制器构造且布置为自动地确定切除装置的马达的电流变化，使这些电流变化与负载变化有关，并且流体控制器构造且布置为响应于此所确定的电流变化或者负载变化而自动地改变（增加或者减小）流体流（流入物和/或流出物）。

根据本发明的另一个方面，以一种在手术过程（例如，包括关节镜手术过程的内窥镜手术过程）期间自动地控制进入和离开手术部位的流体流的方法为特征。用于自动地控制进入和离开手术部位的流体流的该方法包括：提供两个控制系统，即包括流体控制器的流体控制系统和包括装置控制器的装置控制系统，该流体控制器构造且布置为控制流体流，该装置控制器构造且布置为控制手术装置。所提供的流体控制器进一步构造且布置为控制到手术部位的流体（流体流入物）以及从手术部位抽吸或者提取的流体（流体流出物），流入物或者流出物中的一个受到控制以便在关节内维持期望压力；同样，所提供的装置控制器构造且布置为监测手术装置的至少一个参数。

所提供的流体控制器或者所提供的装置控制器中的一个进一步构造且布置为从一个参数来确定手术装置的操作条件是否已经改变，确定所改变的操作条件是否需要分别到/来自手术部位的流体流入物或者流体流出物中的一者或者两者改变；并且如果确定了需要流入物和/或流出物变化，则确定流量变化。进一步地，所提供的流体控制器进一步构造且布置为基于所确定出的流量变化来使得流体流成为增加或者减小的流体流之一。

在本发明的实施例中，流体控制系统和装置控制系统结合起来提供自动自管理闭环，用于借助智能通信来控制进入和离开手术部位的流体。

在另一个实施例中，所提供的流体控制器进一步构造且布置为至少在手术部位维持预选压力。此外，所提供的流体控制器进一步构造且布置为：通过使用在使用手术切除装置的特定切除能力时来自手术切除装置的在经验上相关联的马达速度和负载测量值、基于供应电流来维持预选压力。

在另一个实施例中，该方法进一步包括：提供流入泵、流出泵和流体源，其中，该流体源联接至流入泵；其中，流入泵和流出泵中的每一个都流体地联接至手术部位。同样，所提供的流体控制器控制流入泵和流出泵中的一者或者两者的操作以便至少在手术部位的区域中维持预选压力。

在另外的实施例中，所提供的流体控制器进一步构造且布置为响应于手术装置的负载的变化而自动地调节流体流。

在另外的实施例中，所提供的装置控制器进一步构造且布置为在执行手术过程期间自动地感测给定切除装置的负载变化。进一步地，所提供的流体控制器响应于该负载变化而自动地改变（增加或者减小）流体流。

在另外的实施例中，所提供的装置控制器构造且布置为自动地确定切除装置的电动马达的电流变化，使这些电流变化与负载变化有关。进一步地，所提供的流体控制器响应于该确定出的电流变化或者负载变化而自动地改变（增加或者减小）流体流（流入物和/或流出物）。

根据本发明的另一个方面，以另一个在手术过程（例如，包括关节镜手术过程的内窥镜手术过程）期间自动地控制进入和离开手术部位的流体流的方法为特征。该方法包括：在手术过程期间在操作中监测手术装置的操作，以及检测手术装置的至少一个操作参数/特性。该方法进一步包括：评估所检测的参数/特性以确定所评估的操作参数/特性是否代表变化值，并且如果确定了变化，则该过程继续进行评估改变特性/参数以便确定进入和/或离开手术部位的流体流是否应该被调节。该方法进一步包括：提供一个或多个输出来将进入或者离开手术部位的流体流中的至少一个调节（增加或者减小）到新值。

在实施例中，该方法进一步包括：提供用于进入和离开手术部位的每个流体流的正驱动泵装置。该提供包括：向用于进入和离开手术部位的每个流体流的至少一个正驱动泵装置提供一个或多个输出，以便分别对进入和/或离开手术部位的确定成被调节的所确定的流体流进行调节。

在另外的实施例中，手术装置包括具有电动马达的切除装置。同样，该监测包括：监测电动马达的电功率特性，并且该检测包括：检测功率消耗的变化。进一步地，该方法进一步包括：确定所检测到的变化是否指示变化马达负载，以及其中，该方法进一步包括：响应于变化马达负载而调节进入和离开手术部位的流中的一者或者两者。

在另外的实施例中，该监测和该检测包括：监测多于一个操作参数和/或操作特性——诸如，流量、电流和压力；以及检测每个被监测的操作参数和/或操作特性。同样，该评估包括：评估每个所检测的操作参数/特性以确定被评估的操作参数/特性是否代表变化值。如果确定了一个或多个变化值，则该过程继续进行评估改变特性/参数以确定进入和/或离开手术部位的流体流是否应该被调节。

根据本发明的另一个方面，以一种在手术过程（例如，包括关节镜手术过程的内窥镜手术过程）期间自动地控制进入和离开手术部位的流体流的控制系统为特征。该控制系统包括：本领域的技术人员已知的一个或多个计算机构或者计算装置（例如，处理器、微处理器或者ASIC）、以及有关装置（例如，存储器和储存装置）和用于在一个或多个计算机构中的每一个上执行的应用或者软件程序。该应用程序或者软件程序进一步包括指令、标准、数据、以及/或者代码段以执行本文所描述的方法、方法步骤和操作。在一个实施例中，计算系统包括一个计算机构以及一个或多个应用程序。

在其它实施例中，该应用程序或者软件程序包括指令、标准、数据、以及/或者代码段以形成闭环手术系统，该闭环手术系统包括两个控制子系统；即用于流体控制的流体控制子系统和用于控制手术装置的装置控制子系统。该两个控制子系统结合来提供自动自管理闭环系统，用于借助智能通信来控制进入和离开手术部位的流体（分别是流入物和流出物）。

在另外的实施例中，该应用程序或者软件程序进一步包括指令、标准、数据、以及/或者代码段，以便响应于手术装置的负载的变化而自动地调节进入和/或离开手术部位的流体流，更加具体地，在执行手术过程期间自动地感测给定手术装置的负载变化并且响应于该负载变化而自动地改变（增加或者减小）流体流；或者（c）自动地确定手术装置的电动马达的电流变化，使这些电流变化与负载变化有关，并且响应于该电流或者负载变化而自动地改变（增加或者减小）流体流（流入物和/或流出物）。

根据本发明的另一个方面，以一种计算机可读储存介质控制系统为特征，该计算机可读储存介质控制系统上储存着一个或多个应用或者软件程序，该一个或多个应用或者软件程序构造且布置为在手术过程（例如，包括关节镜手术过程的内窥镜手术过程）期间自动地控制进入和离开手术部位的流体流。在其它实施例中，该计算机可读储存介质是非暂时性的。该一个或多个应用或者软件程序进一步包括指令、标准、数据、以及/或者代码段以执行本文所描述的方法、方法步骤和操作。

在其它实施例中，该应用或者软件程序包括指令、标准、数据、以及/或者代码段以形成闭环手术系统，该闭环手术系统包括两个控制子系统；即用于流体控制的流体控制子系统和用于控制手术装置的装置控制子系统。该两个控制子系统结合起来提供自动自管理闭环系统，用于借助智能通信来控制进入和离开手术部位的流体（分别是流入物和流出物）。

在另外的实施例中，该应用或者软件程序进一步包括指令、标准、数据、以及/或者代码段以便响应于手术装置的负载的变化而自动地调节进入和/或离开手术部位的流体流，更特别地，在执行手术过程期间自动地感测给定手术装置的负载变化并且响应于该负载变化而自动地改变（增加或者减小）流体流；或者（c）自动地确定手术装置的电动马达的电流变化，使这些电流变化与负载变化有关，并且响应于该电流变化或者负载变化而自动地改变（增加或者减小）流体流（流入物和/或流出物）。

本发明的其它方面和实施例在下面进行讨论。

定义

参照如下定义能最清楚地理解本发明：

USP应理解为意为美国专利号，并且美国公开号应理解为意为美国公开专利申请号。

如在针对本发明和权利要求书的讨论中所使用的，术语“包括（comprising）”和“包括（including）”以开放方式进行使用并且因此应解释为意为“包括但不限于”。同样，术语“联接（couple）”或“联接（coulpes）”意图意为间接连接或者直接连接。因此，如果第一部件联接至第二部件，则该连接可以是通过直接连接，或者通过经由其它部件、装置和连接的间接连接。进一步地，术语“轴向”和“轴向地”通常意为沿着或者大体上平行于中心轴线或者纵向轴线，而术语“径向”和“径向地”通常意为垂直于中心、纵向轴线。

此外，诸如“上方”、“下方”、“上”、“下”等方向术语用于便捷地参照附图。通常，“上方”、“上”、“向上”和类似术语指朝着器械、装置、设备或者系统的近端的方向，并且“下方”、“下”、“向下”和类似术语指朝着器械、装置、设备或者系统的远端的方向，但仅仅意为例示性目的并且该术语不意为限制本公开。

对于单数物品的参照，包括存在复数个相同物品的可能性。更加具体地，如在本文和所附权利要求书中使用的，单数形式“一”、“和”、“所述”以及“该”包括复数个参照对象，除非语境清楚地规定其它情况。进一步应注意，权利要求书可以起草为排除任何可选元件。这样，该陈述意在用作诸如“唯一地”、“仅仅”等这样的排它性术语与权利要求元件的叙述关联使用的先行基础，或者用作“否定”限制的使用的先行基础。除非本文另外定义，本文所使用的所有技术术语和科学术语都具有与本发明所属领域中的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。

如本文所使用的，术语“cutting（切割）”或“cut（切割）”在用于描述本发明的方法、器械或者设备时应理解为包含本领域中已知的用于手术工作骨骼、软骨或者组织的多个技术或者操作中的任何一个，该技术包括但不限于对骨骼或者组织的修剪、成型、切除、打磨或者研磨。

术语“组织”在下文中使用时应理解为包括人体的其它部分或者结构，包括但不限于：软骨、肌肉、骨骼、骨性结构（例如，椎骨）和韧带。

附图说明

为了更充分的理解本发明的性质和期望目的，结合附图参照如下详细描述，在附图中，相似附图标记贯穿多个视图表示对应部件，并且在附图中：

图1是常规手术系统的示意图。

图2A是根据本发明的闭环手术系统的示意图。

图2B是根据本发明的另一个实施例的闭环手术系统的例示性框图。

图3是根据本发明的用于提供马达和流体控制的例示性控制单元。

图4A是根据本发明的装置控制系统的示例性示意框图。

图4B是根据本发明的一个实施例的组合的流体和流体控制系统的示例性示意框图。

图4C是根据本发明的另一个实施例的组合的流体和流体控制系统的示例性示意框图。

图5是此系统中使用的马达的转矩与供应电流之间的典型关系的图解视图。

图6是示出了根据本发明的流体和装置控制的高水平流程图。

具体实施方式

在对本发明进行详细描述之前，应理解，本发明不限于所陈述的特定变型并且当然可以发生变化。在不背离本发明的真实精神和范围的情况下，可以对所描述的发明做出多种修改并且可以用等同方案来替代。此外，可以做出许多修改以使特定情形、材料、物质成分、过程、过程行动或者步骤适应于本发明的目标、精神或者范围。所有这些修改都意图在本文所作出的权利要求书的范围内。

现在参照多个附图，其中，相似附图标记指相似部件，示出了：根据本发明的闭环手术系统100的示意图（图2A）；图2A的闭环手术系统100的例示性框图（图2B）；根据本发明的用于提供马达和流体控制的例示性控制单元（图3）；以及该系统中使用的马达的转矩与供应电流之间的典型关系的图解视图（图5）。如在图2A和图2B中示出的，根据本发明的该闭环手术系统100能够基于来自手术切除装置150、流体流和压力感测的反馈来提供流入物控制和流出物控制。该系统用于与内窥镜检查手术过程并且尤其是与关节镜检查过程一起使用。

如本文进一步描述的，该闭环手术系统100还优选地构造且布置为使得其可以响应于切除装置150的负载的变化而自动地调节流体流，更加具体地，在执行手术过程期间自动地感测给定切除装置的负载变化并且响应于该负载变化而自动地改变（增加或者减小）流体流；或者（c）自动地确定切除装置的电动马达的电流变化，使这些电流变化与负载变化有关，并且响应于该电流变化或者负载变化而自动地改变（增加或者减小）流体流（流入物和/或流出物）。

该闭环手术系统100包括一个或多个控制单元102a和102b，该一个或多个控制单元102a和102b构造且布置为形成两个控制子系统110a和110b；即用于进行流体控制的流体控制子系统110a和用于控制手术切除装置的装置控制子系统110b。这两个控制子系统结合起来提供自动自管理闭环系统，用于借助智能通信来控制进入和离开手术部位的流体（分别是流入物和流出物）。流体系统控制是基于维持外科医生所期望的预选压力。在特定实施例中，这是通过使用在使用其特定切除能力（例如，修剪或者切割组织等）时来自手术切除装置的在经验上相关联的马达速度和负载测量值、基于供应电流来实现。

当处理涉及关节的内窥镜或者关节镜手术过程时，控制到手术部位的流体（流体流入物120a）以及从手术部位抽吸或者提取的流体（流体流出物120b）以便在关节内维持期望压力，从而使该关节扩张以便接近，并且以便使内窥镜或者关节镜保持清洁以使外科医生可以看到手术部位。然而，必须小心提防关节的超压，因为这可以导致关节的不期望扩张以及流体有害地溢出至患者。因此，所提出的方法的一个或多个控制单元构造且布置为显著地减小（如果不能防止的话）这种不期望关节扩张和流体有害溢出的可能性。

更加具体地，该一个或多个控制单元构造且布置为提供马达控制子系统110b和流体控制子系统110a，该马达控制子系统110b包括马达控制单元102b以便控制切除装置的操作，该流体控制子系统110a包括流体控制单元102a，该流体控制单元102a控制流体流入物120a和流体流出物120b以便在手术部位的区域中维持期望压力。如示出，该系统100还包括流体源130（诸如，盐溶液袋等）和流入泵104（图3）（诸如，正驱动泵，例如，离心泵或者蠕动泵），该泵流体地联接至流体源和手术部位。

在更特定方面中，切除装置100构造且布置有流体地联接至流入泵104（例如，离心泵或者蠕动泵）的流体排放线路（例如，流体流入物120a）。当切除装置位于与手术过程有关的体内时，此排放线路的远端定位为靠近手术部位。在更特定实施例中，切除装置100的至少一部分插入通过插管160。该插管160使用本领域中已知的多种技术中的任何一种来流体地联接至流体流入物120a以便使流体流入物120a穿过插管以及因此到达手术部位。流入泵104还在操作上联接至流体控制子系统/控制单元（110b/102b）以便使该子系统/控制单元可以控制流向手术部位的流体流（即，流入流入物120a）。

在替代实施例中，并且如通常在USP 5,759,185（其教导以引用的方式并入本文；见其图6）中描述的，切除装置150的操作端或者远端被引入通过身体中的接近手术部位的穿刺伤口并且使得切除装置的操作端或者远端定位为靠近手术部位。内窥镜还插入通过第二穿刺伤口，其均提供对手术部位的照明（来自光源）并且将手术部位的图像传送至电视摄像机。该图像由摄像机递送至诸如电视屏幕的显示装置以便由外科医生观察。替代地，外科医生可以使用内窥镜上的目镜来观察该图像以及/或者可以将该图像记录下来。

如本领域中已知的插管或者其它装置（例如，管状装置）260a（图2B）通过第三穿刺伤口被引入到身体中，如本文所描述的，该第三穿刺伤口经由流入泵104联接至流体源。流体流入物120a经由该其它装置260a流动并且因此流到手术部位以便冲洗手术部位并且提供介质，切除装置的操作产生的溢出物通过该介质被抽取到流出物120b中，如本文进一步描述的。

手术部位还流体地联接至流出泵106（诸如，正驱动泵，例如，离心泵或者蠕动泵）。替代地，手术部位流体地联接至阀（例如，机械地受控的阀）和抽吸源（例如，外部抽吸源），如本文进一步描述的。在更特定方面中，切除装置150构造且布置有抽吸或者吸出线路，该抽吸或者吸出线路经由流体流出物120b流体地联接至流出泵106或者机械阀。当切除装置150位于与手术过程有关的体内时，此抽吸线路的远端定位为靠近手术部位。在更特定实施例中，切除装置150进一步构造为包括连接件以便使抽吸线路与流体流出物120b流体地联接。在使用中，与抽吸源结合起来的泵或者阀流体地联接至废物容器140，以便来自手术部位的任何流体排放物（包括任何血液或者组织碎片）都可以被恰当地接收在该废物容器中以在体外进行妥善处理。该排放物在本文也称为流体流出物。

如本文所描述的，流入泵104和流出泵106中的一个或者两个在操作上联接至流体控制子系统/控制单元（110a/102a）以控制流体的流入物和流出物，从而在关节中维持如外科医生所期望的压力。换言之，流体控制子系统/单元自动地使流体流入物和流体流出物保持平衡以便维持该压力，尤其是在切除装置处于操作中时。在更特定实施例中，流体控制子系统/单元（例如，泵控制）使用对压力和/或流量传感器做出响应的算法等来维持该平衡。

流体控制子系统/单元（110a/102a）和马达控制系统/控制单元（110b/102b）也构造为生成表示切除装置的操作特性或者参数的输出（例如，马达转矩），并且使用该输出来确定流体流入物和流体是否应该被调节（例如，增加/减小）以便对改变切除装置的操作条件负责。

在更特定方面中，马达控制子系统/控制单元（110b/102b）经由马达控制电缆152来控制马达驱动单元的电动马达的操作（例如，切除控制）。该马达控制电缆用于响应于外科医生的控制输入而控制供应至电动马达的电力并且以便维持马达的旋转速度。马达控制子系统/控制单元（110b/102b）还构造为提供表示切除装置上的负载的输出信号，并且流体控制子系统/控制单元构造为响应于改变马达负载而确定流体流入物（120a）和流体流出物（120b）是否应该被调节以增加或者减小流体流入物和/或流体流出物。例如，如果马达负载已经增加或者正在增加，则流体控制子系统/控制单元在维持期望压力的同时确定流体流入物和流体流出物应该被增加或者减小至什么程度（如果有增加或者减小的话）并且输出恰当信号以调节流体流入物和流体流出物中的一者或者两者。例如，流体控制子系统/控制单元使得对相应泵的操作进行调节以便提供期望的流。该确定过程优选地是基于如下算法：该算法使切除装置150的操作负载与流体流入物和/或流体流出物有关。

当切除装置150或者其它手术器械具体实施为电动马达为该装置供能时（例如，马达使得旋转切割器具旋转），马达控制子系统/控制单元（110b/102b）更加具体地监测马达的电流使用并且提供表示被提供至马达的电流的输出信号。流体控制器或者控制单元102a使用算法或者其它过程来处理该电流信号，确定用于该电流的适当的流体流入物和流体流出物，并且若必要则基于所确定/测量出的电流来调节流体流入物（120a）和流体流出物（120b）。

在更特定方面中，流体控制是基于手术切除装置150的马达负载测量值，并且流体控制也可以通过使用来自流量传感器和压力传感器的输入以及马达的可变负载（呈直接电流测量值的形式）来进行调控。在该示例中，马达转矩与供应电流有关或者是该供应电流的函数，诸如例如在图4中示出的。当手术装置在进行切除时（例如，切割或者修剪组织），可以在电流需求更高时由于切割转矩增加而增加流体流。这是通过流量对转矩函数和算法来完成。此外，或者替代地，马达的速度（RPM）用于使各输入相关联并且规划适当的流出物。对该单个因素进行处理以便实现维持内部关节压力的目标。在另外的方面中，流量控制子系统/控制单元构造且布置成（例如，包括软件代码段）提供超压防护措施以便防止例如流体有害地溢出到患者。

在另外的方面中，当切除装置或者其它手术器械关闭或者停止运行时，将信号从装置控制子系统/控制单元（110b/102b）输出至流量控制子系统/控制单元（110a、102a）。一接收到该信号，流量控制子系统/控制单元就自动地进行使流体流入物和/或流体流出物稳固的过程。在更特定方面中，流量控制子系统/控制单元以按照时间方式或者逐步方式使该流入物和流出物随着时间减小，以便使流体流在周期性减小速率下继续直到该流体流停止。

在更特定方面中，流体控制单元构造为包括用于流体泵104和流出泵106（或者其它抽吸源）的结构，并且使用如本领域中通常已知的一次性盒式管道组108来将流入泵和流出泵（或者其它抽吸源）流体地联接至相应流体排放线路和抽吸线路以及对应地流体流入物和流体流出物。具体实施该结构以及盒式管道组108的使用的此示例性流体控制单元202b的例示在图3中示出。

现在参照图4A，示出了根据本发明的装置控制子系统210b的示例性示意框图。该子系统包括控制器或者控制单元202b，该控制器或者控制单元202b在操作上联接至电源270和切除装置150。如上文表明的，切除装置150在操作上借助马达控制电缆152联接至控制单元202b。控制单元202b包括计算机构204b，诸如，微处理器、数字信号处理器、特定用途集成电路等，该计算机构接收输入并且提供控制切除装置150的操作的输出和与切除装置的操作有关的操作参数。此计算机构204还具体实施为软件程序，该软件程序包括指令、标准、数据、以及/或者代码段，用于执行本文所描述的方法、方法步骤和操作。

电源270联接至控制单元202b以便向控制单元和/或切除装置150供应电力。更加具体地，电源270选择性地和可调节地电气连接至切除装置150以便处于控制单元202/计算机构204b的控制下。如本文在上面所描述的，此控制单元控制供应至切除装置150的马达154的电功率以便因此控制马达的旋转速度以及因此联接至切除装置的手术工具的旋转速度，该切除装置用于根据手术过程来处理组织。更加具体地，控制单元202b（更加具体地，计算机构204b）控制所供应的电功率以便向上或者向下调节该功率以适合于外科医生期望的功率以及对变化条件做出响应。

切除装置150还构造有至少马达传感器156，该马达传感器156用于检测或者确定马达154的旋转速度。如本文所描述的，马达传感器的输出可以用于确定是否存在变化操作条件。此外，控制单元202b可以进一步构造为包括功率传感器208b，诸如，电流传感器，以检测马达抽取的操作电流或者功率。使用这些输入中的一个或多个的控制单元202b/计算机构204b可以确定是否存在又需要对马达的功率进行调节的变化条件。如本文所描述的，此变化条件也可以由装置控制单元202b或者流体控制单元202a用于确定该变化条件是否也需要对流入物流量水平和/或流出物流量水平进行调节。在由流体控制单元202a进行确定的情况下，计算机构204b使得适当信息经由输入/输出（I/O）装置206b被输出至流体控制单元202a。该I/O装置206b也可以包括任何一个或多个装置，该任何一个或多个装置可以在操作上用于将计算机构204a联接至外部装置208。该联接可以用于升级操作信息以及将计算机构联接至外部储存装置或者计算装置。

该控制单元202b可以布置为部分地形成如本领域中已知的通用计算机，该通用计算机具有通过总线26连接的计算机处理器和存储器。该存储器是相当高速的机器可读介质并且包括易失性存储器（诸如，DRAM和SRAM）和非易失性存储器（诸如，ROM、FLASH、EPROM、EEPROM和磁泡存储器）。同样连接至总线的可以是二级储存器、外部储存器、诸如监控器或者显示器的输出装置、诸如键盘和鼠标的输入装置。该二级储存器包括机器可读介质，诸如，硬盘驱动器、磁鼓、以及磁泡存储器。该外部储存器包括机器可读介质，诸如，软盘、可移动硬盘、磁带、CD-ROM、以及甚至是可能经由通信连接的其它计算机。除了执行本发明的方法等的软件程序之外，被执行的计算机软件还可以包括操作系统。计算机软件的可执行版本可以从非易失性储存介质（诸如，外部储存器、二级储存器、以及非易失性存储器）读取并且直接被加载到易失性存储器中用于执行、直接从非易失性存储器执行出来、或者在加载到易失性存储器中用于执行之前被储存在二级储存器上。

现在参照图4B，示出了根据本发明的一个实施例的组合的流体和流体控制系统210a的示例性示意框图。在所示出的实施例中，为了方便，将流入物文件和流出物文件示出为到/来自手术部位，但不包括将该流入物线路和流出物线路分别流体地联接至手术部位的特定装置或者机构。

如本文所描述的，此流体控制系统210a（更加具体地，流体控制系统210a的控制机构202a）构造且布置为自动地控制流体流入物和流出物的水平（例如，增加或者减小流量水平）以便维持期望操作条件以及自动地调节流体流入物和流体流出物的水平以便适应切除装置150的变化操作条件，该变化操作条件与在手术过程期间生成的碎片的量的潜在变化有关。如本文进一步描述的，该流体控制系统210a（例如，计算机构204a）可以从装置控制系统210b/装置控制单元202b接收操作输入，该装置控制系统210b/装置控制单元202b可以用于确定如何自动地调节流体流入物和流出物的水平以及自动地调节多少流体流入物和流出物的水平。除非下文另外规定，针对控制机构202a和控制机构202a的计算机构204a的细节应该参照关于图4A的讨论。

该流体控制机构202a（更加具体地，流体控制机构202a的计算机构204a）在操作上联接至流入泵机构104和流出泵机构104以便因此控制相应泵机构的操作。更加具体地且如本文所描述的，计算机构204a控制相应泵机构104、106的操作以便因此控制流入物或者流出物中的一者或者两者的流量从而在手术部位中和附近维持期望压力和流动条件。此外，计算机构204a控制相应泵机构104、106的操作以便使手术部位中和附近的压力和流动条件不会超过如本文所描述的可能导致不希望条件的设定条件。进一步地，计算机构204a控制相应泵机构104、106的操作以便响应于所改变的操作参数（例如，马达负载）而自动地改变流入物或者流出物中的一者或者两者的流量从而进行调节以增加在手术过程期间从手术部位产生溢出物的水平。

同样联接至控制单元202a和计算机构204a的可以是多个流量传感器和/或压力传感器209，该多个流量传感器和/或压力传感器209向计算机构提供输入。这些多个流量输入和压力输入由计算机构204a用于控制流入物和/或流出物的流量以便维持所期望操作条件、防止不希望的操作条件并且调节操作参数以适应涉及所产生的溢出物的量和/或类型的变化操作条件。此流量传感器和压力传感器可以是如本领域中已知的并且适合于预期用途的多个传感器中的任何一个。尽管该传感器布置为与各种流体线路流体连接，但使用外部压力传感器（例如，外部压力传感器）也在本发明的范围内。

如上文表明的，流体控制装置的计算机构204a从装置控制单元202b接收输入，该输入由在流体控制机构（更加具体地，流体控制机构的计算机构204a）上执行的软件程序用于确定是否存在用于至少切除装置150的改变的操作条件并且进一步确定这些改变的操作条件是否保证流体流入物或者流体流出物中的一者或者两者的流量发生改变（增加或者减小）。换言之且如本文所描述的，流入物和/或流出物的流量可以自动地进行调节以便处理与在给定手术过程期间产生的溢出物的增加变化或者减小变化相关联的变化条件。如同样在本文描述的，流体控制装置的计算机构204a也可以接收与切除装置150的操作条件的任何检测到的变化结合的压力和/或流量输入，并且使用这些组合输入来确定在流体流入物或者流体流出物中的一者或者两者的流量中进行什么改变。

现在参照图4C，示出了根据本发明的另一个实施例的组合的流体和流体控制系统210a1的示例性示意框图。针对共同元件，应该参照关于图4B的前述讨论。在所示出的实施例中，为了方便，将流入物120a和流出物120b示出为到/来自手术部位，但不包括将该流入物线路和流出物线路分别联接至手术部位的特定装置或者机构。除非本文另外规定，针对计算机构204a1的细节应该参照关于图4A和图4B的讨论。

如图4B的示例性流体控制系统210a，根据此实施例的流体控制系统210a1（更加具体地，流体控制系统210a1的控制单元202a1）构造且布置为自动地控制流体流入物和流出物的水平以便维持期望的操作条件以及自动地调节流体流入物和流体流出物的水平以便适应切除装置150的变化操作条件，该变化操作条件与在手术过程期间生成的碎片的量的潜在变化有关。如本文进一步描述的，此流体控制系统210a1可以从装置控制系统210b/装置控制单元202b接收操作输入，该装置控制系统210b/装置控制单元202b可以用于确定如何自动地调节流体流入物和流出物的水平以及自动地调节多少流体流入物和流出物的水平。除非本文另外规定，针对计算机构204a的细节应该参照关于图4A和图4B的讨论。

在该实施例中，流体流出物包括流体地联接至废物容器140的阀207和抽吸源206a或者抽吸机构，以便因此控制废物容器上的以及因此流体流出物120a上的抽吸压力。在该实施例中，控制单元202a1和控制单元202a1的计算机构204a1在操作上联接至至少阀207（例如，控制阀）并且进一步构造且布置为通过控制该阀（例如，阀打开或者关闭的量）来调节废物容器内所坚持的抽吸压力。替代地，控制单元202a1和控制单元202a1的计算机构204a1在操作上联接至阀107和抽吸源/机构206a中的一者或者两者以便因此控制废物容器内发展的期望抽吸压力。

在另外方面中，一个或多个控制单元或者适当的控制子系统110、210进一步构造且布置为使得获取到容积流速数据（例如，使用流量传感器）并且用于调控泵速度和关节压力。此外，该系统可以进一步构造且布置为包括伺服控制流出阀，该伺服控制流出阀可以用于维持压力和流速。在这些示例中的任一个中，控制单元都将构造为包括适当指令和标准以便调控泵速度和关节压力、以及/或者也控制伺服控制阀以维持压力和流速。

本文所叙述的方法可以按照所叙述的事件的在逻辑上可能的任何顺序、以及所叙述的事件顺序来执行。此外，在提供了值的范围的情况下，应理解，在该范围的上限与下限之间的每一个居间值以及在该陈述范围中的任何其它陈述或居间值都涵盖在本发明内。同样，设想了本发明变型的任何可选特征可以单独地或者与本文所描述的任何一个或多个特征结合起来进行陈述并且要求保护权利要求。

根据本发明的另外方面，存在用于修复组织的特征方法，这是通过：提供此闭环手术系统并且自动地控制流体输入和流体抽吸，以及基于来自装置控制器102a、102b和202a、202b的信号来自动地调节此流体流和抽吸。更加具体地，该方法还包括：提供此闭环手术系统，该闭环手术系统能够：（a）响应于切除装置的负载的变化而调节流体流，更加具体地，（b）在执行手术过程期间自动地感测给定切除装置的负载变化并且响应于此负载变化而自动地改变（增加或者减小）流体流；或者（c）自动地确定切除装置的电动马达的电流变化，使这些电流变化与负载变化有关，并且响应于此电流变化或者负载变化而自动地改变（增加或者减小）流体流（流入物和/或流出物）。

现在参照图6，示出了根据本发明的另一个方面的例示性示例性方法。在外科医生已经开始手术过程之后（包括在切除装置150进行操作之后），这样的方法包括：监测至少一个操作参数/特性，步骤400；以及评估检测到的参数/特性，步骤402。所检测到的参数/特性被评估，步骤404，以便确定所评估的操作参数/特性是否代表变化值。例如，对电功率（例如，电流）进行监测以便检测功率消耗的变化并且该变化的确定可以指示切除装置的马达上的变化负载。

在另外的实施例中，该监测可以包括：监测多于一个操作参数和/或者特性（诸如，流量、电流和压力），评估每个参数；并且该监测可以确定一个或多个参数中的任何一个是否发生改变。

如果没有检测到变化（否，步骤404），则过程返回以监测参数（步骤400）。如果检测到变化（是，步骤404），则过程继续进行评估变化特性/参数以便确定流入物/流出物是否应该被调节，步骤406。例如，操作条件是不可接受的吗（例如，关节的超压条件）或者应该对流速进行调节以补偿变化负载条件或者变化溢出物条件吗。

如果不需要进行调节（否，步骤408），则过程返回以监测参数（步骤400）。例如，尽管操作参数中可存在变化，但可以确定该变化不是保证改变流速的足够变化。如果检测到变化（是，步骤408），则过程继续进行确定要采取的适当行动，步骤410。更加具体地，相应计算机构204a确定流入物和/或流出物应该被调节多少。相应计算机构然后将确定有关装置应该采取何种行动以便完成期望变化，步骤412。例如，计算机构可以向相应正驱动泵或者装置提供输出以便将当前流速调节（增加或者减小）至确定出的新值。

在监测变化条件的同时，同样可以监测的是切除装置的操作状态以便确定切除装置是否不再处于操作中（即，已经结束操作），步骤414。如果操作还未结束（否，步骤400），则过程返回到监测参数（步骤400）。如果操作参数已经结束（是，步骤414），则计算机构204a使得流入子系统和流出子系统被适当地固定或者放置在适当条件下，步骤416。例如，可以使流入子系统和流出子系统返回至非流动条件（关机）或者可以使其返回至待机条件。替代地，可以通过诸如以按照时间或者逐步方式减小流量来将该系统操作为使得流量逐渐地减小至非流动条件或者待机条件。

在本发明的另外方面中，本发明还以多个控制器中的任何一种为特征，多个控制器包括计算机构和在该计算机构上执行的软件程序。该软件包括用于执行本文在上面描述的多种过程和方法步骤的指令、数据、代码段、以及标准。进一步地，本文的流程图示出了本发明的如具体实施在计算机程序软件（该计算机程序软件用于在计算机、数字处理器或者微处理器上执行）中的逻辑的结构。本领域的技术人员应理解，该流程图示出了计算机程序代码元件的结构，包括根据本发明运行的集成电路上的逻辑电路。照此，本发明在其基本实施例中是通过机器部件来实施，该机器部件呈现程序代码元件的方式是命令数字处理设备（例如，计算机）执行与流程图中示出的功能步骤相对应的一系列功能步骤。

尽管已经使用特定术语对本发明的优选实施例进行了描述，但该描述仅仅用于示出目的，并且应理解，在不背离如下权利要求书的精神或者范围的情况下，可以做出改变和变化。

援引并入

本文公开的所有专利、专利公开申请、以及其它参考文献的全部内容在此清楚地以引用的方式并入本文。

等同方案

本领域的技术人员将意识到或者能够仅仅使用常规实验来确定本文描述的本发明的特定实施例的许多等同方案。这些等同方案意在涵盖在所附的权利要求书中。