用于受控的电外科解剖的系统和方法与流程

1.技术领域

本公开整体涉及电外科发生器。更具体地讲，本公开涉及用于提供、控制和施加电外科能量以解剖组织的系统和方法。

2.相关领域背景

电外科发生器用于在外科手术中提供电能以治疗患者的组织。当双极夹钳或另外的电外科器械连接到发生器时，可使用具有高频电能的器械切割、凝固或密封患者的组织。在操作期间，来自发生器的电流穿过患者的组织和体液在器械的有源电极和返回电极之间流动。

由电外科发生器提供的电能具有不同波形，这些波形的形状可增强其切割、凝固或密封组织的能力。不同波形对应于操作发生器的不同模式，并且每个模式为外科医生提供各种操作优点。在外科手术进行时外科医生可选择和改变各种操作模式。

在各种模式中，对电外科手术施加适量的能量是十分重要的。例如，施加太多能量可能导致不期望的组织破坏。施加过少能量可能抑制外科手术。因此，希望针对所进行的外科手术和遇到的操作条件控制由电外科发生器提供的能量的量。因此，人们对开发和改善由电外科发生器提供的电能控制一直很感兴趣。

技术实现要素：

本公开涉及用于提供、控制和施加电外科能量以解剖组织的系统和方法。如本文将详述，当组织被电外科器械抓紧并且在此之前的预定时间长度内没有组织被抓紧时，可向器械提供受控的功率喘振以用于治疗组织。

根据本公开的各方面，本公开包括用于向器械提供电治疗能量的电外科发生器。发生器包括处理器和存储可由处理器执行的指令的存储器。当指令被执行时，这些指令致使发生器随时间推移从器械接收涉及组织是否被器械抓紧的信号，接收指示以向器械提供指示的治疗功率，其中指示的治疗功率由用户设定，基于信号确定在至少预定时间长度内组织被抓紧和没有组织被抓紧，并且基于该确定向器械提供治疗功率喘振持续一喘振时间段，其中治疗功率喘振大于指示的治疗功率。在喘振时间段之后，发生器向器械提供指示的治疗功率。

在各种实施方案中，治疗功率喘振的峰值是指示的治疗功率的1.5倍至4倍。在各种实施方案中，由用户设定的指示的治疗功率是针对发生器的组织解剖模式设定的，并且器械是利用指示的治疗功率来解剖组织的双极夹钳。

在各种实施方案中，随时间推移从器械接收的信号包括从器械到发生器的返回电流，并且发生器包括被构造成测量返回电流的传感器。

在各种实施方案中，存储器包括另外的指令，该另外的指令当由处理器执行时，致使发生器基于返回电流确定器械的负载的负载阻抗。在各种实施方案中，当确定组织被抓紧时，存储器包括另外的指令，该另外的指令在由处理器执行时，致使发生器基于负载阻抗低于负载阻抗阈值来确定组织被抓紧。在各种实施方案中，在确定在至少预定时间长度内没有组织被抓紧时，存储器包括另外的指令，该另外的指令当由处理器执行时，致使发生器基于在预定时间长度内负载阻抗高于负载阻抗阈值来确定没有组织被抓紧。

在各种实施方案中，随时间推移从器械接收的涉及组织被器械抓紧的信号包括以下中的一者或多者：器械的压力传感器的信号，该信号指示组织是否与压力传感器接触；器械的光传感器的信号，该信号指示组织是否挡住光抵达光传感器；器械的手动开关的信号，该信号指示用户是否已操作开关以指示组织被抓紧；或用于确定由发生器提供的电压的波峰因数的电压信号。

根据本公开的各方面，本公开包括在电外科发生器中向器械提供电治疗能量的方法。该方法包括随时间推移从器械接收涉及组织被器械抓紧的信号，接收指示以向器械提供指示的治疗功率，其中指示的治疗功率由用户设定，基于信号确定在至少预定时间长度内组织被抓紧和没有组织被抓紧，并且基于该确定向器械提供治疗功率喘振持续一喘振时间段，其中治疗功率喘振大于指示的治疗功率。在喘振时间段之后，该方法包括向器械提供指示的治疗功率。

在各种实施方案中，治疗功率喘振的峰值是指示的治疗功率的1.5倍至4倍。在各种实施方案中，由用户设定的指示的治疗功率是针对发生器的组织解剖模式设定的，并且器械是利用指示的治疗功率来解剖组织的双极夹钳。

在各种实施方案中，随时间推移从器械接收信号包括接收从器械到发生器的返回电流，并且该方法还包括测量返回电流。

在各种实施方案中，该方法还包括基于返回电流确定器械的负载的负载阻抗。在各种实施方案中，确定组织被抓紧包括基于负载阻抗低于负载阻抗阈值来确定组织被抓紧。在各种实施方案中，确定在至少预定时间长度内没有组织被抓紧包括基于在预定时间长度内负载阻抗高于负载阻抗阈值来确定没有组织被抓紧。

在各种实施方案中，随时间推移从器械接收的涉及组织是否被器械抓紧的信号包括以下中的一者或多者：器械的压力传感器的信号，该信号指示组织是否与压力传感器接触；所述器械的光传感器的信号，该信号指示组织是否挡住光抵达光传感器；所述器械的手动开关的信号，该信号指示用户是否已操作开关以指示组织被抓紧；或用于确定由发生器提供的电压的波峰因数的电压信号。

根据本公开的各方面，本公开包括用于治疗组织的系统。系统包括被构造成接收电治疗能量并治疗组织的电外科器械以及电外科发生器。电外科发生器包括处理器和存储可由处理器执行的指令的存储器。当指令被执行时，这些指令致使发生器随时间推移从电外科器械接收涉及组织是否被电外科器械抓紧的信号，接收指示以向电外科器械提供指示的治疗功率，其中指示的治疗功率由用户设定，基于信号确定在至少预定时间长度内组织被抓紧和没有组织被抓紧，并且基于该确定向电外科器械提供治疗功率喘振持续一喘振时间段，其中治疗功率喘振大于指示的治疗功率。在喘振时间段之后，发生器向电外科器械提供指示的治疗功率。

附图说明

结合附图描述了本公开的各种实施方案，其中：

图1为示意图，示出了包括根据本公开各方面的电外科发生器的示例性电外科系统；

图2示出了根据本公开各方面的图1的电外科发生器的示例性部件的框图；

图3示出了图1的电外科器械的图；并且

图4示出了根据本公开各方面的电外科系统的示例性操作的流程图。

具体实施方式

本公开涉及用于提供、控制和施加电外科能量以解剖组织的系统和方法。如本文将更详细地描述，在本公开的一个方面，当组织被电外科器械抓紧并且在此之前的预定时间长度内没有组织被抓紧后，可向器械提供受控的功率喘振以用于治疗组织。

在本文中结合具有近似值的参数使用术语“约”的情况下，意指参数可具有精确的值，或由于环境因素诸如噪声或由于硬件或软件限制诸如位数、处理器速度或中断优先级而可具有不同于该值的另外值。

现在参见图1，其示出了根据本公开各方面的示例性电外科系统100的图示。系统100包括电外科发生器20、电外科器械10、连接发生器20和器械10的线缆23以及脚踏开关40。在各种实施方案中，线缆23和器械10可为可分离的。在各种实施方案中，线缆23可附接到器械10并且可能不能与器械10分离。发生器20包括接收线缆23的端口21。在各种实施方案中，器械10为双极器械，并且发生器20的端口21为双极器械端口。本领域的技术人员将认识到，双极器械从发生器接收电能，通过有源电极施加一部分能量以治疗组织，并且通过返回电极将一部分能量返回到发生器。图1所示的器械10为示例性双极夹钳，将结合图3更详细地描述该器械。在各种实施方案中，器械10可为另外类型的电外科器械，诸如带返回焊盘电极的单极器械，并且发生器20可包括一个或多个对应的端口21，诸如单极端口。

继续参考图1，发生器20包括用户界面(未示出)，该用户界面允许用户设定发生器20以提供用于不同类型手术的电能。在各种实施方案中，发生器20可针对血管凝血、组织解剖或其它类型的电外科手术提供电能。本领域的技术人员应当理解一般适用于此类手术的电外科参数。在各种实施方案中，用户界面(未示出)可包括允许用户指定发生器20提供给器械10的电能的能量设定。

当施加电外科能量以解剖组织时，可能造成组织变得过度脱水，从而阻碍解剖过程。然而，根据本公开的一个方面，已发现通过在解剖过程开始时施加受控的量的额外能量(诸如功率喘振)，同时确保遵守功率精度的调整指导准则，解剖组织的能力得到改善。该过程将结合图4进行更详细的描述。

在图1中，系统100还包括与发生器20通信的脚踏开关40。可压下脚踏开关40以指示发生器20电能应被激活并提供给器械10，释放脚踏开关40可指示发生器20应停用电能。图1的例示实施方案为示例性的，并且设想除所示出的构造、部件和装置之外的那些也在本公开的范围内。

现在参见图2，其示出了根据本公开各方面的电外科发生器20的示例性部件的框图。在例示的实施方案中，发生器20包括控制器24、功率源27、射频(rf)能量输出级28、传感器模块22以及一个或多个用于容纳各种类型电外科器械的连接器端口21。发生器20可包括用户界面(未示出)，该用户界面允许用户选择发生器20的各种参数，诸如操作模式和功率设定。操作模式可包括例如凝固模式和组织解剖模式。在各种实施方案中，用户可将功率设定指定为介于零和功率限值诸如五瓦、三十瓦、七十瓦或九十五瓦之间。

在例示的实施方案中，控制器24包括微处理器25和存储器26。在各种实施方案中，控制器24或微处理器25可为另外类型的处理器，诸如但不限于数字信号处理器、现场可编程门阵列(fpga)或中央处理单元(cpu)。在各种实施方案中，存储器26可为随机存取存储器、只读存储器、磁盘存储器、固态存储器、光盘存储器和/或另外类型的存储器。在各种实施方案中，存储器26可与控制器24分离，并且可通过电路板的通信总线和/或通过通信线缆诸如串行ata线缆或其它类型的线缆与微处理器25通信。存储器26包括可由微处理器25执行以操作发生器20的机器指令。下文描述了发生器20的各种操作。此类操作可由微处理器25执行的机器指令来控制。

继续参见图2，在各种实施方案中，功率源27可为接收ac电能诸如来自壁式插座的ac电能并将ac电能转换为dc电能的转换器。功率源27可向控制器24提供功率并且也可由控制器24控制。例如，控制器24可基于用户指定的功率设定来控制功率源27。功率源27产生的dc电能被传送至rf能量输出级28。在各种实施方案中，rf输出级28将dc电能转换为ac电波形并通过连接器端口21将波形传送至电外科器械。在各种实施方案中，rf输出级28可包括用于驱动谐振槽的h桥。本领域的技术人员应当理解功率源27和rf输出级28的多种实现，并且应当理解ac电波形适于凝固、组织解剖和其它操作。

继续参考图2，传感器模块22可包括电压传感器和电流传感器以及其它类型的传感器。在各种实施方案中，传感器模块22和控制器24可配合以确定或估计器械的负载的负载阻抗。例如，控制器24可引导rf输出级28以生成非治疗电波形，该电波形可用于确定或估计器械的负载的负载阻抗。非治疗电波形对应于通过连接器端口21从发生器20提供到器械的电压和电流，并且对应于通过连接器端口21从器械返回到发生器20的返回电流。返回电流可被传感器模块22感测到，并且传感器模块可将返回电流测量值传送给控制器24。控制器24可使用返回电流测量值来确定或估计器械的负载的负载阻抗。例如，可通过将rf输出级28提供的电压除以感测返回电流来确定或估计负载阻抗。在各种实施方案中，传感器模块22的电压传感器可感测提供给连接器端口21的电压，并且感测电压可与感测返回电流一起使用以确定或估计器械的负载的负载阻抗。例如，负载阻抗可被确定或估计为感测电压除以感测返回电流。如将结合图4所详述，如果负载阻抗大于预定阈值，诸如8000欧姆，则控制器24可确定器械未抓紧组织。另一方面，如果负载阻抗小于预定阈值，诸如4欧姆，则控制器24可确定器械的有源电极和返回电极被短接在一起。否则，控制器24可确定器械正抓紧组织。

在各种实施方案中，控制器24和传感器模块22可确定器械是否以其它方式抓紧组织。如上所述，用户可在发生器20处设定能量设定，并且发生器20可控制由功率源27和rf输出级28提供的电压和/或电流以提供指示的能量。当器械未抓紧组织时，器械不牵引有效的电流。因此，实际上没有由发生器20提供的治疗能量给器械，并且rf输出级28的输出电压基本上保持不变。当器械抓紧组织时，电流然后被器械牵引，致使发生器20改变电压以提供指示的治疗能量设定。可使用被称为波峰因数的参数来表征电压的变化，本领域的技术人员应当理解该参数是峰值电压对均方根(rms)电压的比率。在各种实施方案中，传感器模块22可包括一个或多个用于测量电压并且可将测量值传送给控制器24以确定波峰因数的电压传感器。在各种实施方案中，如果波峰因数大于预定阈值，则控制器可确定器械已抓紧组织。图2的例示实施方案为示例性的，并且设想除所示出的构造、部件和装置之外的那些也在本公开的范围内。

图3为根据本公开各方面的示例性器械的图示。图3所示的器械为可用于各种手术诸如血管凝血和组织解剖的双极夹钳10。双极夹钳10包括具有两个端子16,17的电连接器11，这些端子被构造成通过线缆连接到电外科发生器。一个端子16可将电流从发生器传送到器械10，并且另一个端子17可将电流从器械10返回到发生器。

电连接器11附接到从电连接器11延伸的两个臂12,14。两个臂12,14终止于位于电连接器11的相对端部处的电极18,19。一个电极18在本文中被称为有源电极，并且另一个电极19被称为返回电极。有源电极18传送从发生器接收的电流，并且返回电极19将电流返回到发生器。两个臂12,14包括用于将电连接器11的端子16,17与电极18,19连接的导体(未示出)。另外，两个臂12,14机械地远离彼此偏置，使得臂12,14在其静止状态下分开。使用双极夹钳10的外科医生可以不同量的力挤压臂12,14，以将臂12,14和电极18,19按压得更靠近在一起并且抓紧在电极18,19之间的组织。

根据本公开的一个方面，器械10可包括一个或多个用于确定器械10是否抓紧组织的传感器15。结合图3，传感器15可位于臂12,14中的一者或两者上。在各种实施方案中，传感器15可为指示组织是否与压力传感器接触的压力传感器。在各种实施方案中，传感器15可为指示组织是否挡住光到达光传感器的光传感器。压力传感器和/或光传感器可被定位成邻近有源电极18和返回电极19，使得传感器信号指示有源电极18和返回电极19是否抓紧组织。在各种实施方案中，传感器15可布置在器械10的另外位置处，只要传感器信号指示有源电极18和返回电极19是否抓紧组织即可。在各种实施方案中，器械10可包括手动开关(未示出)，用户可来回切换该手动开关以手动指示组织是否被器械10抓紧。来自压力传感器、光传感器或手动开关的信号可从器械10传送至发生器。在各种实施方案中，可使用电连接器11的端子16,17来传送信号。在各种实施方案中，可使用连接器械10和发生器的线缆中的另外导体(图1中的23)来传送信号，并且电连接器11可包括用于该通信的第三端子(未示出)。

图3的例示实施方案为示例性的，并且设想其它器械也在本公开的范围内。在各种实施方案中，器械10可为允许外科医生通过向器械诸如kleppinger夹钳施加不同程度的力来在组织上施加不同程度的压力的其它电外科器械。

上文描述了用于产生、控制和施加电外科能量的系统、方法和装置。下文将描述用于在组织解剖手术期间控制电外科能量的方法。

根据本公开的一个方面，当组织被电外科器械抓紧并且在此之前的预定时间长度内没有组织被抓紧时，可向器械提供受控的能量喘振以用于解剖组织且不使得组织过分脱水。如上所述，当施加电外科能量以解剖组织时，可能造成组织变得过度脱水，从而阻碍解剖过程。过度脱水的组织可能难以解剖，因为组织的阻抗将高于正常情况。然而，并且根据本公开的一个方面，已发现通过在解剖过程开始时施加受控的量的额外能量(即功率喘振)，同时遵守功率精度的调整指导准则，解剖组织的能力得到改善且不使得组织过度脱水。

图4示出了根据本公开的各方面使得发生器提供受控的功率喘振的方法的流程图。本公开的方法可全部或部分由存储在存储器中的机器指令实现并由处理器执行。在各种实施方案中，本公开的方法可由现场可编程门阵列实现。

另外参考图1，在步骤402处，发生器20可随时间推移从器械10接收涉及组织是否被器械抓紧的信号。在各种实施方案中，如上文结合图2所述，由发生器20接收的信号可为对应于非治疗电波形的电压和返回电流，或者由发生器20接收的信号可为用于确定波峰因数的电压信号。在各种实施方案中，如上文结合图3所述，由发生器20接收的信号可为器械10的压力传感器、光传感器或手动开关的信号。在步骤404处，发生器20还可接收向器械10提供指示的治疗功率的指示。如本文以上所述，治疗功率可由用户使用发生器20的用户界面进行设定。

在步骤406处，可由发生器20使用的由发生器20接收到的信号来确定组织被抓紧但在至少预定时间量内组织并未被抓紧。如结合图2所述，可使用负载阻抗或波峰因数来确定器械10是否正抓紧组织。类似地，如结合图3所述，可使用压力传感器、光传感器或手动开关的信号来确定器械10是否正抓紧组织。在各种实施方案中，控制器(图2中的24)可随时间推移使用这些信号来确定器械10是否在预定时间长度内未抓紧组织。在各种实施方案中，预定时间长度可为对应于外科医生改变组织处理部位的时间长度，诸如约两秒。在各种实施方案中，预定时间长度可对应于外科医生在治疗部位处释放和重新抓紧相同组织的时间长度，诸如约0.5秒。在各种实施方案中，预定时间长度可对应于用于确定组织是否被抓紧的在控制器的两次中断之间的间隔，诸如毫秒量级的间隔。

在步骤408处，当控制器(图2中的24)确定器械10正抓紧组织时，并且在此之前的至少预定时间长度内没有组织被抓紧时，发生器20向器械10提供治疗功率喘振持续一喘振时间段。治疗功率喘振大于用户功率设定指示的治疗功率。在各种实施方案中，治疗功率喘振可以用户功率设定的1.5倍至4倍为峰值，并且喘振时间段可为两秒或更短。在步骤410处，在喘振时间段之后，发生器20可将由功率设定指示的治疗功率提供给器械10。

另外参见图2，存储器26可存储用于控制电外科能量的各种参数，诸如功率限值、电压限值、电流限值、功率变化的斜坡速率、电压变化的斜坡速率以及电流变化的斜坡速率等。在各种实施方案中，这些参数是可调节的。在各种实施方案中，功率限值、电压限值和电流限值分别小于发生器20能够向器械提供的最大功率、电压和电流。

在各种实施方案中，治疗功率喘振可以治疗功率设定的1.5倍至4倍为峰值，但不能超过功率限值，诸如七十瓦或九十五瓦。在各种实施方案中，为了达到治疗功率峰值，发生器可以功率变化斜坡速率诸如325瓦特/秒增大治疗功率。在各种实施方案中，在达到治疗功率峰值之后，发生器可以功率变化斜坡速率诸如325瓦特/秒减小治疗功率。在各种实施方案中，功率斜升速率和功率斜降速率可为不同速率。

在各种实施方案中，电压限值可包括总体电压限值和低于该一般电压限值的功率喘振电压限值。例如，由发生器提供的电压受控以不超过总电压限值，或者在超出限值之后降低为一般电压限值。另外，在功率喘振期间，由发生器提供的电压受控以不超过功率喘振电压限值，或者在超出限值之后降低为功率喘振电压限值。在各种实施方案中，电压限值可包括功率喘振最小电压。例如，在功率喘振期间，由发生器提供的电压受控以不降低到低于功率喘振最小电压，或者如果通过最小值电压被增大到功率喘振最小电压。

在各种实施方案中，电流限值可包括一般电流限值和低于该一般电流限值的功率喘振电流限值。例如，由发生器提供的电流受控以不超过总电流限值，或者在超出限值之后降低为一般电流限值。另外，在功率喘振期间，由发生器提供的电流受控以不超过功率喘振电流限值，或者在超出限值之后降低为功率喘振电流限值。在各种实施方案中，电流限值可包括功率喘振最小电流。例如，在功率喘振期间，由发生器提供的电流受控以不降低到低于功率喘振最小电流，或者如果通过最小值电流被增大到功率喘振最小电流。

在各种实施方案中，当控制器24确定没有组织被抓紧时，控制器24可控制功率源27和rf输出级28以提供为电压限值的输出电压。当控制器24随后确定组织被抓紧时，控制器24可控制功率源27和rf输出级28，从而以电压变化斜坡速率减小输出电压。

因此，描述了用于提供、控制和施加电外科能量的系统、方法和装置。虽然参照附图在本文中描述了本公开的示例性实施方案，但应当理解本公开不限于那些精确实施方案，并且而不脱离本公开的范围或实质的情况下，本领域的技术人员可在其中实现各种其它变化和修改。