控制到外科器械的功率輸送的系統(tǒng)和方法
【專(zhuān)利摘要】一種熱外科器械具有系統(tǒng)以控制從能量源到位于尖端上的有源元件的功率輸送。用于控制到達(dá)尖端的輸送的系統(tǒng)可以包括控制算法，所述控制算法以外科醫(yī)生可能感覺(jué)不到的方式使用一個(gè)或多個(gè)測(cè)量值(例如尖端電流、SWR和反射功率的快速變化)來(lái)管理功率而不影響切割效能。系統(tǒng)可以使用狀態(tài)機(jī)來(lái)確定尖端可以處于其中的當(dāng)前環(huán)境?？梢愿鶕?jù)固定的功率指數(shù)或重復(fù)執(zhí)行的功率分布選擇性地管理輸送到尖端的功率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】控制到外科器械的功率輸送的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電外科和/或熱外科器械。更具體地，本發(fā)明涉及控制從能量源到器械的功率輸送的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在手術(shù)期間使用電外科和/或熱裝置變得越來(lái)越常見(jiàn)，原因是這樣的裝置可以提供優(yōu)于傳統(tǒng)醫(yī)療裝置的益處。例如，電外科和/或熱裝置可以允許外科醫(yī)生以有限的血液損失制造精確切口。由于它們的優(yōu)點(diǎn)，僅舉幾例，電外科和/或熱裝置可以在皮膚病學(xué)、遺傳生態(tài)學(xué)、心臟、整形、眼、脊柱、ENT、頜面部、矯形外科、泌尿、神經(jīng)病學(xué)、普通外科程序以及某些牙科程序中使用。
[0003]手術(shù)一般包括切割、修復(fù)和/或去除組織或其它材料。電外科和/或熱器械可以用于通過(guò)使用電外科和/或熱器械將組織或其它材料加熱到期望溫度執(zhí)行這些程序中的每一個(gè)。然而，組織可能在不同的溫度下不同地反應(yīng)。如果不適當(dāng)?shù)乜刂齐娡饪坪?或熱器械的溫度，則可能發(fā)生非期望結(jié)果，這可能導(dǎo)致患者的不利結(jié)果。
[0004]此外，可能需要外科醫(yī)生在給定程序期間長(zhǎng)時(shí)間使用電外科和/或熱器械。在該時(shí)間期間器械可能間歇地移動(dòng)進(jìn)入和脫離與患者的身體的一部分的接觸。這會(huì)導(dǎo)致裝置自身內(nèi)的熱管理以及器械的加熱外科尖端的熱管理的問(wèn)題。當(dāng)器械不與患者的組織、體液等的一部分接觸時(shí)，例如它保持在患者的身體之上的空間中，可能重要的是限制輸送到器械的功率以最小化到達(dá)熱是不希望的甚至是有害的器械的區(qū)域的熱傳遞。例如，如果未適當(dāng)?shù)乜刂频竭_(dá)由外科醫(yī)生抓握的電外科和/或熱器械的一部分的熱傳遞，則裝置可能變得太熱并且外科醫(yī)生可能不能操作器械持續(xù)完成該程序所必需的時(shí)間。
[0005]另外，如果電外科和/或熱器械的有源部分(例如熱元件)過(guò)熱或暴露于過(guò)度熱應(yīng)力，則熱元件可能損壞。
[0006]因此需要控制從能量源到電外科和/或熱外科器械的功率輸送以防止器械和/或加熱外科尖端的過(guò)熱的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的電外科和/或熱外科器械。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，器械可以包括軟件和硬件以管理從能量源到器械的功率輸送。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，控制到達(dá)電外科器械的功率輸送可以包括使用算法，所述算法根據(jù)有源元件的環(huán)境(例如，有源元件是正用于組織治療還是正保持在空氣中)改變到達(dá)器械的有源元件的功率輸送，因此改變器械的操作特性。算法可以以大約5W到125W之間的固定功率指數(shù)進(jìn)行管理并且可以用于以一致方式將期望功率輸送到電外科和/或熱外科器械，防止器械的有源元件超過(guò)居里點(diǎn)，和/或當(dāng)有源元件在空氣中時(shí)防止器械的過(guò)熱?？刂扑惴梢栽试S外科醫(yī)生使用最佳溫度以獲得期望的組織效應(yīng)，并且也允許外科醫(yī)生選擇具有不同配置的外科尖端，同時(shí)在使用這些不同外科尖端時(shí)提供期望控制。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，控制到達(dá)電外科器械的功率輸送可以包括使用正向功率或凈功率的單或級(jí)聯(lián)比例-積分-微分控制器(“PID”)、PID尖端電流限制控制、駐波比(“SWR” )閾值限制和/或負(fù)荷/空氣檢測(cè)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，熱外科器械可以包括負(fù)責(zé)電流感測(cè)、溫度感測(cè)、阻抗感測(cè)等的機(jī)頭(handpiece)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，由機(jī)頭或熱外科器械的其它部分感測(cè)的電流數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、阻抗數(shù)據(jù)等可以發(fā)送到 包括微控制器、微處理器等的控制臺(tái)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，電流數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、阻抗數(shù)據(jù)等可以在大致連續(xù)的基礎(chǔ)上發(fā)送到控制臺(tái)。例如，數(shù)據(jù)可以以大約10毫秒的間隔發(fā)送到控制臺(tái)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，外科器械可以包括熱元件。熱元件可以包括例如具有電鍍?cè)谄渖系蔫F磁材料的導(dǎo)體、固體鐵磁加熱元件、鐵磁套筒，所述鐵磁套筒布置在絕緣導(dǎo)體上，使得鐵磁套筒的加熱是實(shí)質(zhì)上純感應(yīng)的，等等。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，熱外科器械的熱元件可以由機(jī)頭可拆卸地接收，使得各種熱元件可以與機(jī)頭一起使用。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，外科器械可以包括管理熱元件的功率輸出所必需的信息，根據(jù)熱元件的形狀、尺寸或配置(例如，刀片、環(huán)、勒除器、鉗、剪、微創(chuàng)手術(shù)器械、探針、導(dǎo)管等)，所述信息可以不同。例如，信息可以存儲(chǔ)在位于機(jī)頭中的單存儲(chǔ)裝置(例如EEPR0M、閃存裝置、激光ROM或鐵電存儲(chǔ)器等)或位于本發(fā)明的外科器械系統(tǒng)上的各種位置處的多個(gè)存儲(chǔ)裝置中。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，外科器械可以包括管理熱元件的功率輸出所必需的以下信息，例如:電流極限；容許功率設(shè)置；功率水平的SWR極限；序列號(hào)；校準(zhǔn)常數(shù)；尖端標(biāo)識(shí)；時(shí)間常數(shù)(例如冷卻)；等等。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，熱外科器械系統(tǒng)可以包括軟件。軟件可以使用從熱外科器械接收的信息執(zhí)行可變級(jí)狀態(tài)機(jī)(variable stage state machine)。例如,軟件可以接收來(lái)自熱外科器械的機(jī)頭、尖端和/或功率計(jì)的信息執(zhí)行5級(jí)狀態(tài)機(jī)。狀態(tài)機(jī)的級(jí)可以包括射頻開(kāi)啟(例如，剛好使能射頻功率)、空氣(外科器械的熱元件在空氣中)、預(yù)負(fù)荷(懷疑熱元件在組織中)、過(guò)渡(懷疑熱元件從組織過(guò)渡到空氣)和負(fù)荷(確認(rèn)尖端在組織中)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，控制到達(dá)熱外科器械的功率輸送可以包括功率分布控制算法，所述功率分布控制算法包括一組開(kāi)始/結(jié)束持續(xù)時(shí)間段以間歇地增加輸送到電外科器械的尖端的功率。因此，當(dāng)期望使用器械以用在較低溫度下操作的尖端治療組織時(shí)，例如當(dāng)凝固組織時(shí)，功率控制算法可以間歇地增加輸送到尖端的功率，從而基本上防止尖端附著到正在治療的組織。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，本發(fā)明的熱外科器械可以具有用于根據(jù)固定的功率指數(shù)或重復(fù)執(zhí)行的功率分布選擇性地管理到達(dá)外科尖端的功率輸送的一個(gè)或多個(gè)控制器。
[0021]本發(fā)明的這些和其它方面在如下圖和相關(guān)描述中所示和所述的熱可調(diào)節(jié)外科器械中實(shí)現(xiàn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0022]參考編號(hào)附圖顯示和描述本發(fā)明的各實(shí)施例，其中:
[0023]圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的熱外科器械系統(tǒng)的透視圖；
[0024]圖2顯示當(dāng)其溫度增加時(shí)的熱元件的阻抗的圖形表示；
[0025]圖3顯示當(dāng)其溫度增加時(shí)的熱元件的駐波比的圖形表示；
[0026]圖4顯示本發(fā)明的熱外科器械的方塊圖；
[0027]圖5顯示本發(fā)明的一個(gè)熱元件的近視、橫截面圖；
[0028]圖6A顯示形成剖切環(huán)的熱元件的側(cè)視圖；
[0029]圖6B顯示形成切除環(huán)的熱元件的側(cè)視圖；
[0030]圖7A顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的另一熱外科器械系統(tǒng)的透視圖；
[0031]圖7B顯示具有布置在其上的熱元件的鉗的透視圖；
[0032]圖7C顯示具有布置在其上的熱元件的手術(shù)刀的側(cè)視圖；
[0033]圖8顯示級(jí)聯(lián)PID控制器的方塊圖； [0034]圖9顯示根據(jù)本發(fā)明的原理當(dāng)使用級(jí)聯(lián)PID控制器時(shí)的電流限制效應(yīng)的一個(gè)示例的圖形表不;
[0035]圖10顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的5級(jí)狀態(tài)機(jī)的圖示；
[0036]圖11顯示根據(jù)本發(fā)明的原理間歇地增加輸送到電外科器械的尖端的功率的一組開(kāi)始/結(jié)束持續(xù)時(shí)間段的圖形表示；
[0037]圖12顯示流程圖，示出本發(fā)明的功率分布控制算法；
[0038]圖13顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的熱外科器械的狀態(tài)管理的一個(gè)示例的圖形表示；
[0039]圖14顯示本發(fā)明的當(dāng)尖端啟動(dòng)時(shí)的圖9的圖形表示的近視圖；
[0040]圖15顯示從負(fù)荷狀態(tài)過(guò)渡回到空氣狀態(tài)的尖端的圖9的圖形表示的近視圖；以及
[0041]圖16顯示與組織效應(yīng)相關(guān)的熱譜。
[0042]將認(rèn)識(shí)到附圖是示例性的并且不限制由附帶的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。所示的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各方面和目的。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到不可能在單幅圖中清楚地顯示本發(fā)明的每個(gè)要素和方面，并且因此呈現(xiàn)多幅圖以更清楚地獨(dú)立示出本發(fā)明的各種細(xì)節(jié)。類(lèi)似地，不需要每個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的所有優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0043]現(xiàn)在將參考其中帶有的附圖標(biāo)記來(lái)論述本發(fā)明和附圖從而使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。附圖和描述是本發(fā)明的各方面的示例并且不旨在縮窄附帶的權(quán)利要求的范圍。
[0044]當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“鐵磁”、“鐵磁體”和“鐵磁性”表示諸如鐵、鎳、鈷等的物質(zhì)以及具有高磁導(dǎo)率、特征飽和點(diǎn)和磁滯的各種合金。
[0045]將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可以包括多個(gè)不同實(shí)施例和應(yīng)用。在一個(gè)方面，外科器械可以包括:主體；熱元件，所述熱元件布置在所述主體上并且配置成接收振蕩電能；以及信息存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)關(guān)于所述熱元件的配置參數(shù)的信息。器械也可以包括以下的一項(xiàng)或多項(xiàng):主體是機(jī)頭；機(jī)頭配置成可拆卸地接收熱元件；主體是具有布置在其上的熱元件的切割和閉合器械；熱元件包括導(dǎo)體，所述導(dǎo)體具有覆蓋導(dǎo)體的至少一部分的鐵磁材料，其中當(dāng)加熱時(shí)，鐵磁材料在空氣和液體之間可移動(dòng)而不導(dǎo)致鐵磁材料的碎裂；熱元件耦接到電源，并且電源配置成根據(jù)存儲(chǔ)在信息存儲(chǔ)裝置中的配置參數(shù)將振蕩電能輸送到熱元件；熱元件包括固體鐵磁加熱元件；元件包括布置在絕緣導(dǎo)體上的鐵磁套筒；信息存儲(chǔ)裝置布置成與配置成輸送振蕩電能的電源通信使得關(guān)于熱元件的配置參數(shù)的信息能夠被訪問(wèn)并且用于控制振蕩電能輸送到熱元件；信息存儲(chǔ)裝置包括EEPROM ;以及它們的組合。
[0046]在本發(fā)明的另一方面，熱外科器械系統(tǒng)可以包括:主體；熱元件，所述熱元件布置在所述主體上并且配置成接收振蕩電能且響應(yīng)振蕩電能的接收進(jìn)行加熱，所述熱元件具有響應(yīng)所述熱元件的溫度的變化而變化的阻抗；以及布置成與所述熱有源元件通信的電路，所述電路配置成感測(cè)熱有源元件的阻抗的變化并且生成信號(hào)以調(diào)節(jié)由所述熱有源元件接收的振蕩電能。熱外科器械還可以包括以下的一項(xiàng)或多項(xiàng):微控制器，用于在大致連續(xù)的基礎(chǔ)上接收來(lái)自電路的信號(hào)；具有功率控制算法的功率控制系統(tǒng)，所述功率控制系統(tǒng)配置成響應(yīng)信號(hào)一致地將期望功率提供給熱有源元件；熱元件具有居里溫度，并且功率控制系統(tǒng)配置成使用功率控制算法防止外科器械的熱元件超過(guò)它的居里溫度；功率控制系統(tǒng)配置成使用功率控制算法防止外科器械在除了期望位置以外的位置過(guò)熱；功率控制系統(tǒng)配置成使用功率控制算法控制熱元件加熱到基本特定溫度加上或減去大約30攝氏度的范圍內(nèi)；以及它們的組合。 [0047]在本發(fā)明的另一方面，熱外科器械系統(tǒng)可以包括:主體；熱元件，所述熱元件可附連到所述主體并且配置成接收振蕩電能；信息存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)關(guān)于所述熱元件的配置參數(shù)的信息；以及感測(cè)電路，所述感測(cè)電路布置成與所述熱元件通信以便感測(cè)所述熱元件的行為特性；以及功率控制系統(tǒng)，用于對(duì)所述熱元件所接收的振蕩電能進(jìn)行調(diào)節(jié)；其中所述功率控制系統(tǒng)配置成使用關(guān)于所述熱有源元件的配置參數(shù)的信息和所述熱元件的被感測(cè)行為特性來(lái)調(diào)節(jié)所述熱元件的溫度。系統(tǒng)也可以包括以下的一項(xiàng)或多項(xiàng):功率控制系統(tǒng)包括控制環(huán)反饋機(jī)構(gòu)；控制環(huán)反饋機(jī)構(gòu)包括PID控制器或級(jí)聯(lián)PID控制器；功率控制系統(tǒng)使用軟件來(lái)執(zhí)行可變級(jí)狀態(tài)機(jī)以調(diào)節(jié)熱元件的溫度，或它們的組合。
[0048]在另一方面，本發(fā)明涉及一種控制熱切割或凝固器械的方法，其包括以下步驟:將振蕩電能輸送到熱元件；感測(cè)與所述熱元件關(guān)聯(lián)的行為特性；以及響應(yīng)所述熱元件的被感測(cè)行為特性調(diào)節(jié)振蕩電能的輸送。方法例如可以包括以下的一項(xiàng)或多項(xiàng):與熱元件關(guān)聯(lián)的行為特性包括阻抗、電流和駐波比中的至少一項(xiàng)；被感測(cè)行為特性包括熱元件的阻抗，其中方法包括響應(yīng)被感測(cè)阻抗調(diào)節(jié)振蕩電能的輸送以控制熱元件的溫度；將增加功率的脈沖發(fā)送到熱元件并且監(jiān)測(cè)增加功率的脈沖對(duì)熱元件的行為特性的影響；間歇地增加輸送到熱元件的功率以周期性地增加熱元件的溫度，或它們的組合。
[0049]現(xiàn)在參考圖1至圖3，圖1顯示大體上用10指示的熱外科器械系統(tǒng)的透視圖。如下面將更詳細(xì)地所述，熱器械系統(tǒng)10可以使用與鐵磁材料關(guān)聯(lián)的導(dǎo)體來(lái)治療或破壞組織(例如，內(nèi)皮組織接合、體內(nèi)平衡、消融等)。
[0050]將認(rèn)識(shí)到熱外科器械10可以使用熱來(lái)切割組織而不使用利刃，例如用常規(guī)手術(shù)刀。盡管本發(fā)明的實(shí)施例可以用比較鋒利的刀刃來(lái)進(jìn)行從而形成切割刀片，但是這不是必要的，原因是本文中所述的加熱涂層將分離組織而不需要切割刀片或利刃。然而，為了方便，當(dāng)論述分離組織時(shí)使用術(shù)語(yǔ)切割。
[0051]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，熱外科器械系統(tǒng)10可以包括一個(gè)或多個(gè)控制機(jī)構(gòu)(例如一個(gè)或多個(gè)腳踏板20)以控制由電源30產(chǎn)生的輸出能量。來(lái)自電源30的能量可以經(jīng)由射頻(RF)或振蕩電能沿著電纜40發(fā)送到主體50 (例如機(jī)頭)，所述主體具有熱元件60，例如與導(dǎo)體66關(guān)聯(lián)的鐵磁材料65。如圖1中所示，導(dǎo)體66可以圓周地涂覆或電鍍有鐵磁材料65。鐵磁材料65可以將電能轉(zhuǎn)換成可用熱能，使得加熱沿著布置在電導(dǎo)體66上的鐵磁材料65的整個(gè)區(qū)段或“鐵磁區(qū)域”是大致均勻的。
[0052]RF能量可以沿著導(dǎo)體66的表面以所謂的“趨膚效應(yīng)”的方式傳播。趨膚效應(yīng)是交流電流在導(dǎo)體66內(nèi)變得分布的趨勢(shì)，使得電流密度在導(dǎo)體66的表面附近最高，并且在導(dǎo)體66中隨更大深度而減小。電流主要在導(dǎo)體66的“皮膚”處、在外表面和被稱(chēng)為皮膚深度的水平之間流動(dòng)。趨膚效應(yīng)導(dǎo)致導(dǎo)體66的有效電阻在皮膚深度較小處以更高頻率增加，因此減小了導(dǎo)體66的有效橫截面。趨膚效應(yīng)是由于交流電流產(chǎn)生的變化磁場(chǎng)所感生的渦電流。皮膚深度取決于傳導(dǎo)電流的材料的電阻率、磁導(dǎo)率以及施加的交流RF電流的頻率。例如，在60Hz下在銅中，皮膚深度為大約8.5mm。在高頻率下皮膚深度變得小得多。
[0053]超過(guò)98%的電流將在離表面的皮膚深度的4倍的層內(nèi)流動(dòng)并且實(shí)質(zhì)上所有的電流在第一 5個(gè)皮膚深度內(nèi)流動(dòng)。該行為截然不同于通常將均勻地分布在導(dǎo)體66的橫截面上的直流電流。導(dǎo)體66的皮膚深度可以由以下方程表達(dá):
[0054]§ = ^2ρ/ωμ =μσ
[0055]其中:
[0056]δ =皮膚深度(或穿透深度)
[0057]P =導(dǎo)體的電阻率
[0058]ω =電流的角頻率
[0059]μ =導(dǎo)體的絕對(duì)磁導(dǎo)率
[0060]σ =導(dǎo)體的傳導(dǎo)率
[0061]f =頻率。
[0062]導(dǎo)體66中的電流密度可以由以下方程表達(dá):
[0063]J = J se_d/5
[0064]其中
[0065]Js=導(dǎo)體的表面處的電流
[0066]δ =皮膚深度(或穿透深度)
[0067]d=離導(dǎo)體的表面的深度。
[0068]電流流動(dòng)通過(guò)導(dǎo)體66也可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)作用于具有開(kāi)環(huán)B-H曲線(也稱(chēng)為磁滯開(kāi)環(huán))的鐵磁材料65，從而導(dǎo)致磁滯損失和由此產(chǎn)生的熱能。例如，諸如鎳鐵涂層(比如PERMALLOY?)的電解淀積膜可以形成隨機(jī)對(duì)準(zhǔn)微晶體的陣列，從而導(dǎo)致隨機(jī)對(duì)準(zhǔn)磁疇，當(dāng)高頻電流通過(guò)導(dǎo)體66時(shí),所述隨機(jī)對(duì)準(zhǔn)磁疇可以一起具有開(kāi)環(huán)磁滯曲線。
[0069]當(dāng)磁疇隨著電流的每次振蕩重新對(duì)準(zhǔn)時(shí),鐵磁材料65將由于鐵磁材料65中的磁滯損失而加熱。由于磁滯損失引起的鐵磁部分65的加熱在它的居里點(diǎn)之上停止，原因是材料失去它的磁性質(zhì)，如下面更詳細(xì)地解釋。另外，由于鐵磁部分65的相對(duì)磁導(dǎo)率響應(yīng)溫度而變化，因此關(guān)聯(lián)的皮膚深度也變化，并且因此傳導(dǎo)通過(guò)皮膚層的電流量在居里點(diǎn)附近經(jīng)歷過(guò)渡。因此，當(dāng)它接近居里點(diǎn)時(shí)由于電阻加熱引起的鐵磁部分65的加熱也可以減小。
[0070]如上所述，鐵磁材料65可以具有居里溫度。居里溫度是材料變?yōu)轫槾判允沟檬ネ繉拥拇判再|(zhì)的溫度。當(dāng)材料變?yōu)轫槾判詴r(shí)，鐵磁加熱可以顯著地減小乃至停止。理論上，如果足夠的功率被提供以達(dá)到居里溫度，這應(yīng)當(dāng)導(dǎo)致鐵磁材料65的溫度穩(wěn)定在居里溫度左右。然而，已發(fā)現(xiàn)鐵磁材料65的溫度可以在某些操作狀態(tài)下超過(guò)它的計(jì)算居里溫度。已觀察到如果已施加足夠的功率，則尖端溫度可以由于總導(dǎo)體中的電阻加熱而繼續(xù)升高并且尖端可以潛在地超過(guò)居里溫度。當(dāng)發(fā)生該情況時(shí)，當(dāng)以恒定功率水平操作時(shí)觀察到電流的增加。據(jù)信這可能是至少部分地由于在居里溫度之上的皮膚深度的增加和由此產(chǎn)生的阻抗的下降。該增加也可能是由于鐵磁涂層的電阻下降，對(duì)于固定功率水平這轉(zhuǎn)而升高電流水平。增加的電流然后可以導(dǎo)致導(dǎo)體的非鐵磁部分中的更多電阻加熱。因此，可能優(yōu)選的是使用具有高電導(dǎo)率的底層導(dǎo)體。
[0071]所以，交流電能通過(guò)導(dǎo)體66的表面可以導(dǎo)致沿著熱元件60的焦耳加熱(也稱(chēng)為歐姆加熱或電阻加熱)。當(dāng)交流電能進(jìn)入鐵磁區(qū)域時(shí)，電流可以跳轉(zhuǎn)到布置在導(dǎo)體上的鐵磁材料65。因此，在鐵磁材料65中產(chǎn)生的熱能的相當(dāng)大部分可能是由于焦耳加熱。而且，RF能量可以由于鐵磁材料65中的磁滯損失而在鐵磁區(qū)域中轉(zhuǎn)換成熱能。 [0072]熱元件60可以構(gòu)造成使得鐵磁材料65具有對(duì)應(yīng)于大約5個(gè)皮膚深度的厚度，使得流動(dòng)通過(guò)導(dǎo)體66的大致所有交流電能跳轉(zhuǎn)到鐵磁涂層65。由于皮膚深度取決于通過(guò)導(dǎo)體66和/或鐵磁材料65的交流電能的頻率，因此需要獲得大約5個(gè)皮膚深度的鐵磁材料65的厚度可以取決于正在輸送到導(dǎo)體66的交流電能的頻率而變化。例如，通過(guò)將高頻交流電能輸送到導(dǎo)體66，鐵磁材料65的薄層足以提供大致所有交流電流跳轉(zhuǎn)到鐵磁材料65。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，熱元件60可以由具有布置在其上的PERMALLOY?的1ym層的0.5mm直徑的導(dǎo)線構(gòu)造，使得將具有40.68MHz的頻率的交流電流輸送到導(dǎo)線將導(dǎo)致大致所有交流電流跳轉(zhuǎn)到PERMALLOY?層。
[0073]從信號(hào)源向上到并且包括尖端的RF導(dǎo)體可以在特定頻率下形成諧振電路(也稱(chēng)為調(diào)諧電路)。因此，當(dāng)交流電流輸送到導(dǎo)體66時(shí)電路的駐波比(“SWR”)將在室溫下為大約I。當(dāng)熱元件60加熱時(shí)，熱元件60的阻抗變化，由此改變總電路阻抗。如圖2中所示直接地或間接地監(jiān)測(cè)電路的阻抗提供關(guān)于熱元件60的溫度的信息。因此監(jiān)測(cè)電路的阻抗可以用于控制熱元件60的溫度。此外，電路中的阻抗變化也影響反射功率的量并且因此SWR的變化也可以被監(jiān)測(cè)(如圖3中所示)并且用于控制熱元件60的溫度。因此，例如，熱元件60的溫度可以被控制在特定溫度加上或減去大約30攝氏度的范圍內(nèi)，或優(yōu)選地溫度加上或減去大約20攝氏度的范圍內(nèi)，或更優(yōu)選地溫度加上或減去大約10攝氏度的范圍內(nèi)，或甚至更加優(yōu)選地溫度加上或減去大約5攝氏度的范圍內(nèi)。
[0074]由鐵磁加熱獲得的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于鐵磁材料65可以快速地被加熱到切割溫度。在一些情況下，鐵磁材料65可以在一秒的小分?jǐn)?shù)(例如，短至100ms)內(nèi)被加熱。另外，由于鐵磁材料65的較低質(zhì)量、導(dǎo)體66的小熱質(zhì)量和加熱由于主體50的構(gòu)造而局限到小區(qū)域，因此材料也可以極快地冷卻(例如在一些情況下在大約半秒內(nèi))。這為外科醫(yī)生提供精確的熱器械，同時(shí)當(dāng)熱器械未被啟動(dòng)時(shí)減小由接觸組織導(dǎo)致的意外組織損傷。
[0075]將認(rèn)識(shí)到加熱和冷卻熱元件60所需的時(shí)間周期將部分地取決于導(dǎo)體66和鐵磁涂層65的相對(duì)尺寸以及外科器械的結(jié)構(gòu)的熱容量。例如，用于加熱和冷卻熱元件60的以上示例性時(shí)間周期可以用具有大約0.375mm的直徑的鎢導(dǎo)體和圍繞鎢導(dǎo)體的、大約0.01Omm厚和兩厘米長(zhǎng)的鎳鐵合金(例如可從康涅狄格州西哈芬市的Enthone公司獲得的NIR0N?)的鐵磁涂層獲得。[0076]本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于可以不需要利刃。當(dāng)功率未正在施加到外科器械時(shí)，如果它掉落或操作錯(cuò)誤，器械將不意外地切割患者或外科醫(yī)生的組織。如果功率未正在施加到導(dǎo)體66和鐵磁材料65，可以接觸器械的“切割”部分而沒(méi)有損傷的風(fēng)險(xiǎn)。這與操作錯(cuò)誤時(shí)可能損傷患者或外科醫(yī)生的尖銳切割刀片形成對(duì)比。
[0077]應(yīng)當(dāng)理解，外科器械10可以包括正在施加功率的標(biāo)記并且甚至可以包括用于控制功率的機(jī)構(gòu)。因此，例如，一系列顯示器52可以用于指示功率水平，或者主體50(例如機(jī)頭)可以包括開(kāi)關(guān)、旋轉(zhuǎn)撥盤(pán)、按鈕組、觸墊或滑塊54，其與電源30通信以調(diào)節(jié)功率并且由此影響鐵磁材料65處的溫度從而對(duì)組織產(chǎn)生變化的影響?？刂破饕部梢园ㄔ陔娫?0 (例如控制撥盤(pán)32等)中，或者甚至可以包括在分離的控制器械(例如遙控器)中。其它附加裝置也可以在各種位置放置在機(jī)頭50、電源30、遙控器等中。
[0078]鐵磁材料65的溫度的可調(diào)節(jié)性可以為外科醫(yī)生提供對(duì)可以通過(guò)外科器械10的使用獲得的組織效應(yīng)的精確控制。諸如切割、止血、組織接合、組織汽化和組織碳化的組織效應(yīng)在不同溫度下發(fā)生。通過(guò)包括用戶控制以調(diào)節(jié)功率輸出，外科醫(yī)生(或其它醫(yī)生等)可以調(diào)節(jié)輸送到鐵磁材料65的功率并且因此控制組織效應(yīng)以獲得期望結(jié)果。
[0079]另外，可以通過(guò)改變交流電流波形的幅度、頻率或占空比或改變電路以影響驅(qū)動(dòng)鐵磁涂層導(dǎo)體的駐波而改變到達(dá)熱主體50的功率輸送，其可以由腳踏板20、電源30或機(jī)頭50上的控制器等接收的輸入獲得。
[0080]此外，如下面更詳細(xì)地所述，外科器械10可以包括機(jī)頭50，所述機(jī)頭可以可拆卸地接收熱元件60。例如，各種可拆卸地可附連外科尖端58可以具有與其關(guān)聯(lián)的不同熱元件60 (例如在尺寸、形狀等上不同)。因此，各種配置的熱元件60可以與機(jī)頭50 —起使用。
[0081]現(xiàn)在參考圖4，顯示本發(fā)明的熱外科器械10的方塊圖。機(jī)頭50可以負(fù)責(zé)電流感測(cè)、溫度感測(cè)、阻抗感測(cè)等。從熱元件60收集的數(shù)據(jù)可以在大致連續(xù)的基礎(chǔ)上發(fā)送到電源30。例如，數(shù)據(jù)可以以大約10毫秒的短時(shí)間間隔被發(fā)送以供應(yīng)微處理器。
[0082]一個(gè)或多個(gè)感測(cè)電路可以用于監(jiān)測(cè)在使用時(shí)的熱元件60的各種行為特性，例如多少電流被輸送到熱元件60、電路的阻抗等，或熱元件60的行為特性的組合。例如，峰值檢測(cè)裝置100可以通過(guò)測(cè)量電阻器104(例如尖端中的電路板電跡或機(jī)頭或電源中的對(duì)應(yīng)電阻器)上的壓降而確定輸送到尖端60的電流，所述壓降可以與流動(dòng)到尖端的電流直接一致。根據(jù)歐姆定律(V= IR)，壓降與電路的分支中的電流成正比。電壓越高，流動(dòng)通過(guò)分支的電流越大。電阻器104上的電壓可以通過(guò)峰值檢測(cè)電路返回以跟蹤在其操作范圍內(nèi)的信號(hào)的峰值，例如40.68MHz信號(hào)的峰值。
[0083]而且，感測(cè)電路可以檢測(cè)熱元件60的阻抗，因此提供關(guān)于熱元件的溫度的反饋(例如參見(jiàn)圖2和3)。電路的輸出可以是饋送到轉(zhuǎn)換器108(例如微控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(“DAC”)、微處理器等)中并且被數(shù)字化的DC電壓。該數(shù)據(jù)可以在大致連續(xù)的基礎(chǔ)上發(fā)送到電源30并且可以在功率控制算法中使用。將認(rèn)識(shí)到一個(gè)或多個(gè)感測(cè)電路可以位于本發(fā)明的熱外科器械系統(tǒng)中的各種位置處，例如控制臺(tái)、機(jī)頭、可拆卸外科尖端、遠(yuǎn)距離單元等。
[0084] 由于尖端60上的鐵磁材料65的高磁導(dǎo)率(高mu)的本質(zhì)，感測(cè)熱元件60的各種性質(zhì)可能是必要的。目前據(jù)信在正常操作期間，通過(guò)鐵磁材料65的大部分電流可以歸因于趨膚效應(yīng)。當(dāng)太多的電流流動(dòng)通過(guò)鐵磁材料65時(shí)，可以達(dá)到居里溫度并且鐵磁材料65的磁導(dǎo)率可以急劇地下降。因此，電流開(kāi)始更明顯地流動(dòng)通過(guò)導(dǎo)體66，從而減小熱元件60中的電阻。當(dāng)在恒定功率水平下減小電阻時(shí)，電流將增加并且感測(cè)電阻器104上的電壓也將增加。因此，目前據(jù)信當(dāng)達(dá)到或超過(guò)居里溫度時(shí)皮膚深度增加，導(dǎo)致加熱尖端60的阻抗減小。已觀察到當(dāng)在恒定功率水平下超過(guò)居里溫度時(shí)發(fā)生電流的增加。
[0085]現(xiàn)在參考圖5，顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的具有導(dǎo)體66 (例如導(dǎo)線)的外科尖端的一部分的橫截面圖?？赡芷谕麑?dǎo)體66具有較小直徑或橫截面從而在組織或其它材料中制造精確切口。然而，也可能期望使導(dǎo)體66較硬并且當(dāng)遇到組織時(shí)抵抗彎曲。具有該性質(zhì)的金屬的示例可以包括鶴、鈦、不銹鋼、Haynesl88、Haynes25等。
[0086]用于導(dǎo)體66的材料的其它性質(zhì)可能是重要的。這些性質(zhì)可以包括材料的電阻率、材料的熱和電導(dǎo)率、材料的熱容量、材料的熱膨脹系數(shù)、材料的退火溫度以及將第二材料電鍍到包括導(dǎo)體66的材料的能力。
[0087]在選擇材料用作導(dǎo)體66中，可能重要的是這樣的材料具有最大的抗彎曲性，同時(shí)具有低電阻率以最小化由于電阻加熱引起的導(dǎo)體66的加熱。另外，也可能重要的是材料具有低熱容量使得熱不儲(chǔ)存在導(dǎo)體66中，因此當(dāng)未在使用時(shí)允許外科尖端快速地冷卻。這可以幫助限制或防止與手術(shù)部位相鄰的結(jié)構(gòu)的附帶損傷。
[0088]另外，期望導(dǎo)體66由具有足夠高的退火溫度的材料組成。有時(shí)，外科尖端可以在例如大約400攝氏度和500攝氏度之間的溫度下操作。因此，為了避免導(dǎo)體66的性質(zhì)的改變，用作導(dǎo)體的材料的退火溫度應(yīng)當(dāng)足夠高于外科尖端的預(yù)期操作范圍。
[0089]此外，可能期望 支撐件70由具有接近鐵磁材料65 (例如鐵磁涂層78)的熱膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù)值的材料組成，以便于在一些配置中將鐵磁涂層78電鍍到導(dǎo)體66。
[0090]然而已觀察到在外科尖端的正常操作期間具有足夠的抗偏轉(zhuǎn)性(楊氏模量)的一些材料可能具有對(duì)于足夠的電鍍完整性太低的熱膨脹系數(shù)。因此，具有中間熱膨脹系數(shù)的一個(gè)或多個(gè)介入層74可以電鍍?cè)趯?dǎo)體66上并且然后鐵磁層或涂層78電鍍?cè)谝粋€(gè)或多個(gè)介入層74上以提供過(guò)渡從而適應(yīng)支撐件70和鐵磁材料65的熱膨脹系數(shù)之間的差異。
[0091]關(guān)于用于導(dǎo)體66的材料的另一重要因素可以是它傳導(dǎo)電力的能力。有許多材料提供足夠的支撐，但是不足夠?qū)щ?。因此?dǎo)體66可以由不同材料的多個(gè)層組成從而最小化導(dǎo)體66的任何一個(gè)或多個(gè)非期望性質(zhì)。
[0092]例如，導(dǎo)體66可以具有布置在其上的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電介入層74，例如銅、銀等，或其它導(dǎo)電材料。介入層74允許能量通過(guò)而沒(méi)有顯著的電阻加熱，因此允許尖端更快速地冷卻。(將認(rèn)識(shí)到圖5的橫截面圖不必按比例并且支撐件可以在直徑上遠(yuǎn)大于本文中所述的其它層的厚度。而且，將認(rèn)識(shí)到導(dǎo)電介入層74可以在導(dǎo)體66的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸)。
[0093]圖5的導(dǎo)體66也顯示鄰近介入層74布置的鐵磁層或涂層78。鐵磁層或涂層78可以電鍍?cè)诮槿雽?4上。鐵磁涂層78可以沿著導(dǎo)體66的一部分定位在一限定位置(或多個(gè)限定位置)處從而僅僅在期望加熱的區(qū)域中提供沿著外科尖端的局部加熱。例如，鐵磁層或涂層78可以沿著導(dǎo)體66的長(zhǎng)度的小于大約90%、50%、10%等定位從而提供期望區(qū)域中的局部加熱。換句話說(shuō)，鐵磁材料延伸的長(zhǎng)度可以小于導(dǎo)體66的長(zhǎng)度。鐵磁涂層78可以具有高磁導(dǎo)率以便于鐵磁材料(例如NIRON?、PERMALLOY?, Co、CrO2等)的感應(yīng)或其它鐵磁加熱。另外，鐵磁涂層78可以具有較高熱導(dǎo)率和低熱容量以便于外科尖端的快速加熱和冷卻。
[0094]鐵磁涂層78可以暴露或者可以覆蓋有由生物相容材料制造的外部涂層80以保證在鐵磁涂層78和患者組織之間沒(méi)有反應(yīng)。外部涂層80也可以通過(guò)減小生物組織附連到外科尖端用作外科尖端和正被治療的組織之間的潤(rùn)滑劑。例如，外部涂層80可以是氮化鈦(或它的變體中的一種)、TEFLON或許多其它生物相容材料。
[0095]外部涂層80也可以用作氧屏障以防止鐵磁材料65的層、任何介入層74和/或支撐件70的氧化。例如，已觀察到支撐件70的氧化可以導(dǎo)致支撐件70變脆，使支撐件70更容易損壞。將認(rèn)識(shí)到外部涂層80可以布置在導(dǎo)體66上從而基本上覆蓋鐵磁材料和整個(gè)導(dǎo)體66。替代地，外層可以布置在導(dǎo)體66上從而覆蓋鐵磁涂層78和導(dǎo)體66的僅僅一部分。
[0096]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，熱元件60可以包括具有中間層和鐵磁層的導(dǎo)體，所述中間層具有對(duì)應(yīng)于大約2-5個(gè)皮膚深度的橫截面厚度，所述鐵磁層具有也對(duì)應(yīng)于大約2-5個(gè)皮膚深度的橫截面厚度。例如，接收具有40.68MHz的頻率的振蕩電能的熱元件60 (例如圖5中所示的熱元件)可以包括具有大約500-750 μ m的直徑的導(dǎo)體66、具有大約20-50 μ m的橫截面厚度的銅介入層74和具有大約2-10 μ m的橫截面厚度的鐵磁材料65 (例如涂層或?qū)??？梢愿鶕?jù)導(dǎo)體66和/或介入層74的皮膚深度或?qū)w66和/或多個(gè)介入層74 (如果其包括在外科尖端中)的組合皮膚深度選擇形成層或涂層78的鐵磁材料65的厚度?？寡趸瘜涌梢院鼙?，例如l-3ym。
[0097]將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的熱元件可以包括具有對(duì)應(yīng)于大于5個(gè)皮膚深度的橫截面厚度的鐵磁層。與在不限制溫度的情況下熱元件將經(jīng)歷的更極端熱循環(huán)相比，控制熱元件的溫度可以減小熱元件受到的溫度的范圍。由于控制熱元件的溫度減小這樣的極端熱循環(huán)，因此根據(jù)本發(fā)明的原理使用的熱元件可以具有更好的結(jié)構(gòu)完整性。因此，除了電鍍?cè)趯?dǎo)體上的鐵磁材料65的薄層以外，可以使用鐵磁套筒和固體鐵磁加熱元件。
[0098]熱元件60(或尖端)可以耦接到可以配置成由機(jī)頭50可拆卸地接收的基座、護(hù)罩等58 (圖1)。尖端60也可以包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)裝置(例如電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(“EEPROM”)裝置)以存儲(chǔ)與特定尖端60關(guān)聯(lián)的某些配置參數(shù)并且將那些配置參數(shù)傳輸?shù)酵饪茩C(jī)頭50或功率控制系統(tǒng)30中的微處理器(例如參見(jiàn)圖1)。當(dāng)功率輸送到導(dǎo)體66時(shí)，鐵磁材料65可以根據(jù)輸送的功率加熱。由于鐵磁材料65的小厚度，因此當(dāng)電流被引導(dǎo)通過(guò)導(dǎo)體66時(shí)它可以很快速地(例如一秒的小分?jǐn)?shù))加熱，并且當(dāng)電流停止時(shí)快速地(例如，一秒的分?jǐn)?shù))冷卻。
[0099]將認(rèn)識(shí)到各種熱元件60可以構(gòu)造成使得不同熱元件具有不同尺寸、形狀等以便用于特定外科程序中，和/或配置成與特定外科裝置關(guān)聯(lián)使用。
[0100]例如，圖6A顯示剖切環(huán)并且圖6B顯示切除環(huán)。圖6A和6B顯示為示出本發(fā)明的熱元件的不同形狀和尺寸并且不旨在限制本發(fā)明的范圍。另外，圖6A和6B示出鐵磁材料65可以沿著導(dǎo)體60以各種長(zhǎng)度延伸，原因是與布置在切除環(huán)的導(dǎo)體60上的鐵磁材料65的長(zhǎng)度相比，剖切環(huán)可以具有布置在導(dǎo)體60上的鐵磁涂層的更短長(zhǎng)度。
[0101] 而且，本發(fā)明的熱元件60可以布置在外科器械的表面上或嵌入其中而不是處于獨(dú)立的配置。例如，熱元件60可以構(gòu)造成與閉合和切割器械15 —起使用，如圖7A中所示。在使用中，閉合和/或切割器械15具有包括尖端20A、20B的主體15，所述尖端可以放置在待閉合的管道或組織的相對(duì)側(cè)周?chē)蛑?。尖?0A和20B可以放置在保持在用戶的手中的臂30A、30B的端部處。用戶可以將器械的臂30A、30B擠壓在一起以提供作用于管道或組織的壓力。電能然后可以被引導(dǎo)到尖端20A和/或20B上的熱元件60中的一個(gè)或多個(gè)以加熱熱元件60。(將認(rèn)識(shí)到有源元件可以將熱施加到管道，或者可以被施加并且然后被加熱)。在有源元件中生成的熱施加到管道或組織以導(dǎo)致管道或組織閉合。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，第二能量水平可以施加到第二熱元件60以將第二熱元件60加熱到足以切開(kāi)管道或組織的第二溫度。
[0102]圖7B和7C顯示具有布置在其表面上的一個(gè)或多個(gè)熱元件60的附加外科器械的示例。圖7B顯示布置在鉗上的熱元件60并且圖7C顯示布置在手術(shù)刀上的熱元件60。將認(rèn)識(shí)到一個(gè)或多個(gè)熱元件60可以布置在未顯示的其它外科器械上從而準(zhǔn)備在手術(shù)部位中用熱元件60所生成的熱治療組織。
[0103]此外,熱元件60的每個(gè)類(lèi)別(例如,2mm剖切環(huán)(圖6A)、4mm切除環(huán)(圖6B)、閉合和切割元件(圖7A)等)可以在 受控狀態(tài)下由它的行為表征。對(duì)于熱元件60的每個(gè)類(lèi)別，以下信息可以被收集并且用于產(chǎn)生功率控制算法常數(shù)或配置參數(shù)。這些功率控制常數(shù)例如可以包括以下:防止尖端超過(guò)居里點(diǎn)的空氣中的最高控制功率；當(dāng)保持在空氣中時(shí)尖端達(dá)到居里點(diǎn)時(shí)的尖端電流；以及在給定功率水平下平均尖端正在空氣中操作時(shí)的SWR。使用該信息，尖端60的每個(gè)類(lèi)別的分布可以形成并且作為文件(例如尖端配置文件(.tcf))被保存。當(dāng)制造尖端60時(shí)可以使用.tcf作為它們的基線——該基線信息可以存儲(chǔ)到尖端，例如在EEPROM中，并且由軟件和/或布置成與外科器械系統(tǒng)通信的硬件使用，從而當(dāng)主體50和有源元件60連接到電源30時(shí)為特定尖端指定特定功率控制算法，使得在外科器械10的使用期間適當(dāng)?shù)乜刂频竭_(dá)有源元件60的功率輸送。
[0104]尖端配置參數(shù)或常數(shù)可以包括以下:
[0105]
【權(quán)利要求】
1.一種外科器械，其包括: 主體； 熱元件，所述熱元件布置在所述主體上并且配置成接收振蕩電能；以及 信息存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)關(guān)于所述熱元件的配置參數(shù)的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科器械，其中所述熱元件包括導(dǎo)體，所述導(dǎo)體具有覆蓋所述導(dǎo)體的至少一部分的鐵磁材料，并且其中，當(dāng)加熱時(shí)，所述鐵磁材料在空氣和液體之間可移動(dòng)而不導(dǎo)致所述鐵磁材料的碎裂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科器械，其中所述信息存儲(chǔ)裝置布置成與配置成輸送振蕩電能的電源通信，使得關(guān)于所述熱元件的配置參數(shù)的信息能夠被訪問(wèn)并且用于控制振蕩電能到所述熱元件的輸送。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的外科器械，其中所述信息存儲(chǔ)裝置是EEPROM。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的外科器械，其中所述熱元件耦接到所述電源，并且其中，所述電源配置成根據(jù)存儲(chǔ)在所述信息存儲(chǔ)裝置中的配置參數(shù)將振蕩電能輸送到所述熱元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的外科器械，其中所述主體是機(jī)頭。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的外科器械，其中所述機(jī)頭配置成可拆卸地接收所述熱元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的外科器械，其中所述主體是具有布置在其上的熱元件的切割和閉合器械。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科器械，其中所述熱元件包括固體鐵磁加熱元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科器械，其中所述元件包括布置在絕緣導(dǎo)體上的鐵磁套筒。
11.一種熱外科器械系統(tǒng)，其包括: 主體；和 熱元件，所述熱元件布置在所述主體上并且配置成接收振蕩電能且響應(yīng)振蕩電能的接收進(jìn)行加熱，所述熱元件具有響應(yīng)所述熱元件的溫度的變化而變化的阻抗；以及 布置成與所述熱有源元件通信的電路，所述電路配置成感測(cè)所述熱有源元件的阻抗的變化并且生成信號(hào)以調(diào)節(jié)由所述熱有源元件接收的振蕩電能。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱外科器械，其還包括微控制器，用于在大致連續(xù)的基礎(chǔ)上接收來(lái)自所述電路的信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的外科器械，其還包括具有功率控制算法的功率控制系統(tǒng)，所述功率控制系統(tǒng)配置成響應(yīng)所述信號(hào)一致地將期望功率提供給所述熱有源元件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的外科器械，其中所述熱元件具有居里溫度，并且其中，所述功率控制系統(tǒng)配置成使用所述功率控制算法防止所述外科器械的所述熱元件超過(guò)它的居里溫度。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的外科器械，其中所述功率控制系統(tǒng)配置成使用所述功率控制算法防止所述外科器械在除了期望位置以外的位置過(guò)熱。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的外科器械，其中所述功率控制系統(tǒng)配置成使用所述功率控制算法控制所述熱元件加熱到基本特定溫度加上或減去大約30攝氏度的范圍內(nèi)。
17.—種熱外科器械系統(tǒng),其包括: 主體；熱元件，所述熱元件可附連到所述主體并且配置成接收振蕩電能； 信息存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)關(guān)于所述熱元件的配置參數(shù)的信息；以及 感測(cè)電路，所述感測(cè)電路布置成與所述熱元件通信以便感測(cè)所述熱元件的行為特性；以及 功率控制系統(tǒng)，用于對(duì)所述熱元件所接收的振蕩電能進(jìn)行調(diào)節(jié)； 其中所述功率控制系統(tǒng)配置成使用關(guān)于所述熱有源元件的配置參數(shù)的信息和所述熱元件的被感測(cè)行為特性來(lái)調(diào)節(jié)所述熱元件的溫度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的熱外科器械系統(tǒng)，其中所述功率控制系統(tǒng)包括控制環(huán)反饋機(jī)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的熱外科器械系統(tǒng)，其中所述控制環(huán)反饋機(jī)構(gòu)是PID控制器。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的熱外科器械系統(tǒng)，其中所述控制環(huán)反饋機(jī)構(gòu)是級(jí)聯(lián)PID控制器。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的熱外科器械，其中所述功率控制系統(tǒng)使用軟件來(lái)執(zhí)行可變級(jí)狀態(tài)機(jī)以調(diào)節(jié)所述熱元件的溫度。
22.—種控制熱切割或凝固 器械的方法，其包括: 將振蕩電能輸送到熱元件； 感測(cè)與所述熱元件關(guān)聯(lián)的行為特性；以及 響應(yīng)所述熱元件的被感測(cè)行為特性調(diào)節(jié)振蕩電能的輸送。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中與所述熱元件關(guān)聯(lián)的行為特性包括阻抗、電流和駐波比中的至少一項(xiàng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中被感測(cè)行為特性包括所述熱元件的阻抗，并且其中，所述方法包括響應(yīng)被感測(cè)阻抗調(diào)節(jié)振蕩電能的輸送以控制所述熱元件的溫度。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其還包括以下步驟:將增加功率的脈沖發(fā)送到所述熱元件并且監(jiān)測(cè)所述增加功率的脈沖對(duì)所述熱元件的行為特性的影響。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其還包括以下步驟:間歇地增加輸送到所述熱元件的功率以周期性地增加所述熱元件的溫度。
【文檔編號(hào)】A61B18/04GK104039255SQ201280066545
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月6日
【發(fā)明者】S·丹尼斯, K·曼納寧, P·埃格爾斯, P·曼納寧 申請(qǐng)人:領(lǐng)域外科股份有限公司