BRPI0509136B1 - Control system for controlling a surgical system based on a change of an operating parameter - Google Patents

Abstract

método de controle de um sistema cirúrgico com base em uma taxa de mudança de um parâmetro de operação. um sistema cirúrgico que é capaz de perceber o começo de uma oclusão ou outros eventos cirúrgicos, bem como quando uma oclusão se rompe. para ajudar a evitar o superaquecimento da ponta, o sistema da presente invenção prediz a temperatura do olho usando a taxa de fluxo de irrigação e reduz a energia para a peça de mão automaticamente se uma situação de superaquecimento é prevista. alternativamente ou além disso, o sistema da presente invenção monitora a energia puxada pela peça de mão, que é indicativa da carga de corte na ponta, e automaticamente ajusta a energia ou curso da ponta para compensar cargas maiores na ponta.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE CONTROLE PARA CONTROLAR UM SISTEMA CIRÚRGICO COM BASE EM UMA TAXA DE MUDANÇA DE UM PARÂMETRO DE OPERAÇÃO".

Referência Cruzada com Pedidos Relacionados [001] Esse pedido é uma continuação em parte do Pedido de Patente U.S. co-pendente No. Serial 10/818.314, depositado em 5 de abril de 2004, prioridade para o qual é reivindicada sob 35 U.S.C. §120, que reivindica prioridade para o Pedido Provisório U.S. No. Serial 60/555.240, depositado em 22 de março de 2004, sob 35 U.S.C. §119. Esse pedido também reivindica prioridade sob 35 U.S.C. §119 para o Pedido Provisório U.S. No. Serial 60/587.693, depositado em 14 de julho de 2004.

Campo da Invenção [002] A presente invenção refere-se, de forma geral, ao campo de cirurgia oftálmica e, mais particularmente, a um método de controle dos parâmetros cirúrgicos de um sistema de facoemulsificação com base em uma taxa de mudança de um parâmetro de operação do sistema de facoemulsificação.

Antecedentes [003] O olho humano funciona para prover visão pela transmissão da luz através de uma porção externa clara chamada a córnea, e focalizaçâo da imagem por meio da lente sobre a retina. A qualidade da imagem focalizada depende de muitos fatores incluindo o tamanho e a forma do olho, e a transparência da córnea e lente. Quando a idade ou doença faz com que a lente fique menos transparente, a visão deteriora por causa da luz diminuída que pode ser transmitida para a retina. Essa deficiência é conhecida no modo médico como uma catarata. Um tratamento aceito para cataratas é remover cirurgicamente a catarata e substituir a lente por uma lente íntraocular artificial (IOL).

Nos Estados Unidos, a maior parte das lentes com catarata é removi-removida usando uma técnica cirúrgica chamada facoemulsificação. Durante esse procedimento, uma ponta de corte fina é inserida na lente doente e vibrada de maneira ultrassônica. A ponta de corte vibrante liquefaz ou emulsifica a lente, de modo que a lente pode ser aspirada para fora do olho. A lente doente, depois de removida, é substituída por uma IOL.

[004] Um dispositivo cirúrgico ultrassônico típico adequado para um procedimento oftálmico inclui uma peça de mão acionada de maneira ultrassônica, uma ponta de corte presa, uma luva de irrigação e um console de controle eletrônico. O conjunto da peça de mão é preso no console de controle por um cabo elétrico ou conector e tubulações flexíveis. Um cirurgião controla a quantidade de energia ultrassônica que é aplicada na ponta de corte da peça de mão e aplicada no tecido em qualquer dado momento pressionando um pedal de pé para solicitar energia até a quantidade máxima de energia ajustada no console. Tubulações flexíveis suprem o fluido de irrigação para e retiram o fluido de aspiração do olho através do conjunto da peça de mão.

[005] A parte operativa da peça de mão é uma barra ou captador ressonante oco, localizado no centro que é preso em um conjunto de cristais piezelétricos. Os cristais são controlados pelo console e suprem as vibrações ultrassônicas que acionam ambos o captador e a ponta de corte presa durante a facoemulsificação. O conjunto de cris-tal/captador fica suspenso dentro do corpo oco ou invólucro da peça de mão por montagens flexíveis. O corpo da peça de mão termina em uma porção de diâmetro reduzido ou ponta cônica na extremidade distai do corpo. A ponta cônica é externamente rosqueada para aceitar a luva de irrigação. Da mesma forma, o furo do captador é internamente rosqueado na sua extremidade distai para receber as roscas externas da ponta de corte. A luva de irrigação também tem um furo interna- mente rosqueado que é atarraxado sobre as roscas externas da ponta cônica. A ponta de corte é ajustada, de modo que a ponta se projeta somente por uma quantidade predeterminada além da extremidade aberta da luva de irrigação.

[006] Em uso, as extremidades da ponta de corte e a luva de irrigação são inseridas em uma pequena incisão de largura predeterminada na córnea, esclerótica ou outra localização. Uma ponta de corte conhecida é vibrada de maneira ultrassônica ao longo do seu eixo longitudinal dentro da luva de irrigação pelo captador ultrassônico acionado pelo cristal, dessa maneira emulsificando o tecido selecionado no local. O furo oco da ponta de corte se comunica com o furo no captador que, por sua vez, se comunica com a linha de aspiração da peça de mão para o console. Outras pontas de corte adequadas incluem elementos piezelétricos que produzem ambas as oscilações longitudinal e de torção. Um exemplo de uma tal ponta de corte é descrito na Patente U.S. No. 6.402.769 (Boukhny), os conteúdos da qual são incorporados aqui por referência.

[007] Uma fonte de pressão ou vácuo reduzido no console puxa ou aspira o tecido emulsificado do olho através da extremidade aberta da ponta de corte, da ponta de corte e dos furos do captador e da linha de aspiração, e para dentro de um dispositivo de coleta. A aspiração do tecido emulsificado é auxiliada por uma solução salina ou outro irri-gador que é injetado dentro do local cirúrgico através do pequeno vão anular entre a superfície interna da luva de irrigação e a ponta de corte.

[008] Uma técnica cirúrgica conhecida é fazer a incisão para dentro da câmara anterior do olho tão pequena quanto possível de modo a reduzir o risco de astigmatismo induzido. Essas pequenas incisões resultam em ferimentos muito compactos que comprimem a luva de irrigação firmemente contra a ponta de vibração. O atrito entre a luva de irrigação e a ponta de vibração gera calor. O risco do superaquecimento da ponta e da queima do tecido é reduzido pelo efeito de resfriamento do fluido aspirado que flui dentro da ponta.

[009] Quando a ponta fica ocluída ou entupida com o tecido emulsificado, o fluxo de aspiração pode ser reduzido ou eliminado, permitindo que a ponta aqueça, dessa maneira reduzindo o resfriamento e resultando em um aumento de temperatura, que pode queimar o tecido na incisão. Além disso, durante a oclusão, um maior vácuo pode se formar na tubulação de aspiração, de modo que quando a oclusão eventualmente se rompe, uma maior quantidade de fluido pode ser rapidamente sugado do olho, possivelmente resultando no colapso do globo ou outro dano ao olho.

[0010] Dispositivos conhecidos têm usado sensores que detectam grandes elevações no vácuo de aspiração, e detectam as oclusões com base em um nível de vácuo predeterminado particular. Com base nessa oclusão sentida, a energia para a peça de mão pode ser reduzida e/ou os fluxos de irrigação e aspiração podem ser aumentados. Ver Patentes U.S. Nos. 5.591.127, 5.700.240 e 5.766.146 (Barwick, Jr. e outros), os conteúdos inteiros das quais são incorporados aqui por referência. Esses dispositivos, entretanto, usam um nível de vácuo de aspiração fixo para disparar uma resposta do sistema. Esse nível fixo é um valor limite com base em uma porcentagem fixa do limite de vácuo superior selecionado. O uso e a eficácia de tais sistemas, entretanto, são limitados desde que eles não respondem até que o nível de vácuo preestabelecido seja alcançado. A Patente U.S. 6.179.808 para Boukhny e outros, os conteúdos inteiros da qual são incorporados aqui por referência, descreve um sistema que reduz a amplitude do sinal e/ou ciclo ativo quando a temperatura excede um limite predeterminado, como calculado com base no fluxo de irrigação medido ou estimado.

[0011] Sistemas de percepção de oclusão conhecidos podem assim ser melhorados desde que, na realidade, níveis de vácuo podem variar sobre um curto período de tempo durante estágios diferentes da oclusão. O ajuste desse limite de vácuo preestabelecido muito baixo resulta no sistema alterando os seus parâmetros de operação prematuramente, e mantendo esses parâmetros depois que a oclusão foi liberada. O ajuste do limite muito alto pode resultar no sistema alterando o seu ajuste muito próximo da ocorrência real da oclusão, e alterando o seu ajuste de volta para o normal antes da liberação da oclusão. Além disso, a eficiência do corte é maximizada quando a ponta de corte está ocluída, então o aumento da energia quando uma condição ocluída é detectada maximiza a eficiência do corte, mas aumenta o risco de superaquecimento do tecido que circunda a ponta.

[0012] Além disso, por toda a cirurgia, existem momentos quando a ponta está pressionando contra a lente de modo a emulsificar o tecido da lente, e existem momentos quando a ponta não está em contato com a lente. A energia ultrassônica, entretanto, permanece ativa até que o cirurgião libera o pedal de pé, mesmo durante momentos quando o material da lente é aspirado, o cirurgião retira a ponta da lente, ou a lente se move para longe da ponta. A eficiência da cirurgia diminui, e a energia desperdiçada pode causar aquecimento desnecessário da ponta, o que pode aumentar a probabilidade de uma queima indesejável no tecido na incisão.

[0013] Portanto, permanece uma necessidade de um sistema de detecção de oclusão que detecta de maneira mais precisa a ocorrência e a liberação de uma oclusão em um sistema de aspiração cirúrgico. Essa informação pode ser usada pelo sistema de controle para ajustar a energia de acordo, por exemplo, aumentando a energia durante uma oclusão de modo a melhorar a eficiência de corte da ponta ultrassônica e/ou reduzindo a energia quando a temperatura relativa alcança um limite predeterminado de modo a impedir o aquecimento excessivo. A eficiência do corte pode ser também aumentada adicionando um sistema de detecção de carga que detecta quando a ponta não está mais em contato com o material da lente e ajusta a energia automaticamente.

Sumário [0014] De acordo com uma modalidade, um método de controle de um sistema cirúrgico que inclui uma peça de mão ultrassônica inclui determinar uma taxa de mudança de um primeiro parâmetro de operação do sistema cirúrgico, determinar um estágio da oclusão com base na taxa de mudança e a seguir ajustar a quantidade de energia aplicada na ponta de corte da peça de mão ultrassônica com base no estágio da oclusão.

[0015] Em uma modalidade adicional, um método de controle de um sistema cirúrgico tendo uma peça de mão ultrassônica inclui detectar dados de pressão de irrigação e vácuo de aspiração padrões. Taxas de mudança de vácuo de aspiração e pressão de irrigação são determinadas, e um estágio de oclusão é determinado com base na taxa das determinações de mudança. A quantidade de energia que é aplicada em uma ponta de corte da peça de mão ultrassônica é a seguir ajustada com base no estágio de oclusão determinado. No método, o início da oclusão é identificado por uma pressão de vácuo crescente e uma pressão de irrigação crescente, uma condição de pré-oclusão é identificada por um vácuo de aspiração crescente e uma pressão de irrigação substancialmente constante, uma oclusão total é identificada por um vácuo de aspiração substancialmente constante e uma pressão de irrigação substancialmente constante, uma ruptura de uma oclusão total é identificada por um vácuo de aspiração decrescente e uma pressão de irrigação decrescente e uma recuperação de uma ruptura de oclusão é identificada por uma redução de uma taxa de di- minuição do vácuo de aspiração e uma redução de uma taxa de diminuição da pressão de irrigação, [0016] Em uma modalidade alternativa adicional é um método de controle de um sistema cirúrgico que incluí detectar padrões de dados de vácuo de aspiração e pressão de irrigação; determinar uma taxa de mudança de ambos o vácuo de aspiração e pressão de irrigação e determinar o estágio de oclusão com base nas determinações da taxa de mudança. O início de uma oclusão é identificado por um vácuo de aspiração e pressão de irrigação crescentes. Uma condição de pré-oclusão é identificada por um vácuo de aspiração crescente e uma pressão de irrigação substancialmente constante, Uma oclusão total é identificada por um vácuo de aspiração substancialmente constante e uma pressão de irrigação substancialmente constante. Uma ruptura de uma oclusão total é identificada por um vácuo de aspiração decrescente e uma pressão de irrigação decrescente, e uma recuperação de uma ruptura é identificada por uma redução de uma taxa de diminuição do vácuo de aspiração e uma redução de uma taxa de diminuição da pressão de irrigação. O método inclui ajustar a quantidade de energia que é aplicada na ponta de corte de uma peça de mão ultrassônica com base no estágio de oclusão determinado.

[0017] Em várias modalidades, padrões de dados podem ser detectados usando uma correlação entre um padrão pré-definido e dados do parâmetro de operação, A energia que é aplicada em uma peça de mão ultrassônica pode ser ajustada pelo ajuste de um ciclo ativo da peça de mão ultrassônica ou ajuste da amplitude ou curso da peça de mão ultrassônica.

Breve Descrição dos Desenhos [0018] Com referência agora aos desenhos, nos quais numerais de referência semelhantes representam partes correspondentes por todos eles e nos quais: A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um sistema cirúrgico exemplar que pode ser usado com várias modalidades; A Figura 2 é um diagrama de blocos mostrando componentes de um sistema cirúrgico;

As Figuras 3A-B ilustram peças de mão ultrassônicas exemplares que podem ser usadas com várias modalidades; A Figura 4 é um diagrama de fluxo ilustrando uma modalidade de um método de ajuste da energia aplicada em uma peça de mão com base em um padrão e uma taxa de mudança de um ou mais parâmetros de operação; A Figura 5 ilustra os estágios de oclusão que podem ser usados com as modalidades da presente invenção; A Figura 6 ilustra padrões do vácuo de aspiração e pressão de irrigação em estágios diferentes de uma oclusão mostrada na Figura 5; A Figura 7 é um diagrama de fluxo ilustrando uma modalidade de um método para ajuste da energia para impedir o superaquecimento de uma ponta de transdutor; A Figura 8 é um diagrama de fluxo mais detalhado de uma implementação da modalidade mostrada na Figura 7;

As Figuras 9a-9b ilustram pulsos no modo intermitente exemplares tendo amplitudes constantes e tempos desligados diferentes, e tempos desligados diferentes sendo controlados pelo aperto de um pedal de pé; A Figura 10 ilustra pulsos no modo de pulso exemplares tendo ciclos ativos diferentes, e ciclos ativos sendo controlados pelo aperto de um pedal de pé; A Figura 11 ilustra níveis de energia de percepção diferente de zero entre pulsos de corte de acordo com uma modalidade; A Figura 12 é um diagrama de fluxo ilustrando um método para ajuste da energia com base nos cálculos de energia, limiar e sensibilidade; A Figura 13 é um esquemático do sistema de suprimento de energia da peça de mão que pode ser usado com uma modalidade; A Figura 14 ilustra níveis de energia de percepção diferentes de zero tendo durações que são mais curtas do que as durações do nível de energia de percepção mostrados na Figura 11 de acordo com uma modalidade adicional; A Figura 15 ilustra níveis de energia de percepção diferentes de zero entre níveis de corte e que têm durações que variam com o tempo de acordo com uma modalidade adicional; A Figura 16 ilustra pulsos de energia de percepção diferentes de zero separados entre pulsos de corte e energia sendo zero entre os pulsos de corte e de energia de percepção de acordo com uma outra modalidade; A Figura 17 ilustra pulsos de energia de percepção separados entre pulsos de corte e a duração dos pulsos de energia de percepção sendo mais curta do que a duração dos pulsos de energia de percepção mostrados na Figura 16 de acordo com uma modalidade adicional; A Figura 18 ilustra pulsos de energia de percepção diferentes de zero separados tendo durações que variam com o tempo de acordo com uma outra modalidade; A Figura 19 ilustra pulsos de energia de percepção diferentes de zero imediatamente antes dos pulsos de corte de acordo com uma outra modalidade; A Figura 20 ilustra pulsos de energia de percepção diferentes de zero imediatamente seguintes aos pulsos de corte de acordo com uma outra modalidade; A Figura 21 ilustra pulsos de energia de percepção separa- dos entre pulsos de corte e medições de energia de percepção sendo feitas com base em um pulso de energia de percepção decadente de acordo com uma outra modalidade; A Figura 22 ilustra medições tiradas com relação a um pouso de energia de percepção decadente mais lento; A Figura 23 ilustra medições tiradas com relação a um pulso de energia de percepção decadente mais rápido e A Figura 24 ilustra medições de percepção sendo tiradas com relação a uma taxa de queda de um pulso de corte depois que o pulso de corte é alternado de um alto nível para um baixo nível de acordo com uma outra modalidade.

Descrição Detalhada das Modalidades Ilustradas [0019] Esse relatório descritivo descreve modalidades de um método para controlar um sistema cirúrgico para uso, por exemplo, na cirurgia de facoemulsificaçâo. As modalidades provêem um sistema cirúrgico que é capaz de detectar estágios de um evento cirúrgico, tal como uma oclusão, por exemplo, o começo de uma oclusão, uma condição de pré-oclusão, uma oclusão total e quando uma oclusão se rompe, detectando mudanças nos níveis de pressão de um sistema de aspiração, um sistema de irrigação ou uma combinação desses. Pela monitoração de como os níveis de pressão de aspiração ou irrigação variam, o começo e a ruptura de uma oclusão podem ser detectados com precisão. Depois que uma oclusão é detectada, o sistema cirúrgico pode ser programado para aumentar a energia disponível para a peça de mão, aumentando o curso da ponta ou aumentando o ciclo ativo da energia ultrassônica pulsada.

[0020] Para ajudar a evitar o superaquecimento da ponta, o sistema cirúrgico monitora a taxa da pressão de irrigação e reduz a energia para a peça de mão automaticamente se uma situação de superaquecimento é prevista. Alternativamente, ou além disso, a quantidade de energia puxada pela peça de mão pode ser monitorada, o que indica a carga de corte na ponta. Essa informação pode ser usada para ajustar automaticamente a energia ou curso (deslocamento) da ponta para compensar as variações de carga na ponta. Na descrição seguinte, é feito referência aos desenhos acompanhantes, que mostram por meio de ilustração, mas não limitação, modalidades específicas que podem ser utilizadas.

[0021] As modalidades podem ser implementadas em sistemas cirúrgicos ou consoles comercialmente disponíveis através de controles apropriados de hardware e software. Um sistema adequado 100 é geralmente ilustrado na Figura 1 e representa o Sistema de Visão IN-FINITI® disponível de Alcon Laboratories, Inc., 6201 South Freeway, Q-148, Fort Worth, Texas 76134.

[0022] A Figura 2 ilustra um sistema de controle exemplar 100 em mais detalhes. O sistema de controle 100 é usado para operar uma peça de mão ultrassônica 112 e inclui um console de controle 114, que tem um módulo de controle ou CPU 116, uma bomba de aspiração, vácuo ou peristáltica 118, um suprimento de energia da peça de mão 120, um sensor da pressão de irrigação 122 e uma válvula 124. O console 114 pode ser qualquer console de controle cirúrgico comercialmente disponível tal como o sistema cirúrgico ACCURUS®, também disponível de Alcon Laboratories, Inc.

[0023] Várias peças de mão ultrassônicas 112 e pontas de corte podem ser utilizadas incluindo, mas não limitadas a, peças de mão e pontas descritas nas Pat. U.S. Nos. 3.589.363; 4.223.676, 4.246.902, 4.493.694, 4.515.583, 4.589.415, 4.609.368, 4.869.715, 4.922.902, 4.989.583, 5.154.694 e 5.359.996, os conteúdos inteiros das quais são incorporados aqui por referência. Peças de mão exemplares são mostradas na Figura 3A-B para finalidades de explicação, mas não limitação.

[0024] Com referência novamente a Figura 2, a CPU 116 pode ser qualquer microprocessador, microcontrolador, computador ou controlador lógico digital adequado. A bomba 118 pode ser uma bomba pe-ristáltica, um diafragma, um Venturi ou outra adequada. O suprimento de energia 120 pode ser qualquer acionador ultrassônico adequado, tal como incorporado no sistema cirúrgico ACCURUS®, também disponível de Alcon Laboratories, Inc.. A válvula 124 pode ser qualquer válvula adequada, tal como uma válvula constritiva ativada por sole-nóide. Uma infusão de um fluido de irrigação, tal como salina, pode ser provida por uma fonte salina 126, que pode ser qualquer solução de irrigação comercialmente disponível provida em garrafas ou sacos.

[0025] Em uso, o sensor da pressão de irrigação 122 é conectado na peça de mão 112 e a fonte do fluido de infusão 126 através das linhas de irrigação 130,132 e 134. O sensor da pressão de irrigação 122 mede a pressão do fluido de irrigação da fonte 126 para a peça de mão 112 e supre essa informação para a CPU 116 através do cabo 136. Os dados de pressão do fluido de irrigação podem ser usados pela CPU 116 para controlar os parâmetros de operação do console 114 usando comandos de software. Por exemplo, a CPU 116 pode, através de um cabo 140, variar a saída do suprimento de energia 120 sendo enviada para a peça de mão 112 e a ponta 113 através de um cabo de energia 142. A CPU 116 pode também usar dados supridos pelo sensor da pressão de irrigação 122 para variar a operação da bomba 118 através de um cabo 144. A bomba 118 aspira o fluido da peça de mão 112 através de uma linha 146 e para dentro de um recipiente de coleta 128 através da linha 148. A CPU 116 pode também usar dados supridos pelo sensor de pressão de irrigação 122 e a saída aplicada do suprimento de energia 120 para prover sons audíveis para o usuário. Detalhes adicionais com relação a tais sistemas cirúrgicos podem ser encontrados nas Patentes U.S. Nos. 6.179.808 (Boukhny e outros) e 6.261.283 (Morgan e outros), os conteúdos inteiros das quais são incorporados aqui por referência.

[0026] Em uma modalidade, o console de controle 114 pode controlar a quantidade de energia que é aplicada na peça de mão 112 com base no estágio de um evento de oclusão. Mais particularmente, ajustes de energia são feitos com base em mudanças do nível do vácuo de aspiração, do nível da pressão de irrigação ou ambos os níveis do vácuo de aspiração e da pressão de irrigação. A mudança pode ser, por exemplo, uma taxa de mudança do aumento ou diminuição do vácuo de aspiração e/ou pressão de irrigação.

[0027] Ajustes na quantidade de energia aplicada em uma peça de mão podem ser feitos como mostrado na Figura 4. Inicialmente, na etapa 400, um padrão de um parâmetro de operação cirúrgico durante uma oclusão ou outro evento cirúrgico é detectado através de um período de tempo. O parâmetro de operação pode ser um vácuo de aspiração e/ou pressão de irrigação. Ambas as pressões podem também ser detectadas, entretanto, referência é primariamente feita a um único parâmetro de operação para finalidades de explicação, não limitação. Na etapa 410, os valores e/ou a taxa de mudança do parâmetro de operação pode ser determinada ou calculada. Com base nesse cálculo, um estágio de uma oclusão é determinado. Na etapa 430, a quantidade de energia que é aplicada em uma ponta de corte da peça de mão 112 pode ser ajustada, quando necessário, com base no estágio de oclusão.

[0028] Mais especificamente, foi determinado que os níveis do vácuo de aspiração e pressão de irrigação seguem um padrão detectável antes, durante e depois de uma oclusão. Esse padrão pode ser usado para identificar um estágio de uma oclusão e ajustar a energia aplicada na peça de mão 112 de acordo.

[0029] Como mostrado na Figura 5, um evento de oclusão típico tem os seguintes estágios: começo da oclusão 500; pré-oclusão 510; oclusão total 520, ruptura da oclusão 530 e recuperação 540. O termo "começo" é geralmente usado para se referir aos estágios bem iniciais ou preliminares de uma oclusão, e "pré-oclusão" é geralmente usado para se referir a um tempo seguinte ao começo de uma oclusão e precedendo a oclusão total. Em outras palavras, o "começo" é geralmente usado para se referir ao início do desenvolvimento de uma oclusão e "pré-oclusão" é geralmente usado para se referir ao estágio onde uma oclusão está amadurecendo para uma oclusão total.

[0030] A Figura 6 ilustra em detalhes adicionais padrões de vácuo de aspiração e pressão de irrigação que foram detectados. Para cada estágio, o vácuo de aspiração é mostrado como (mmHg) através do tempo (t) e a pressão de um fluido de irrigação ou salina é mostrada como (cm H20) através do mesmo tempo (t). Esses estágios são discutidos em detalhes adicionais abaixo.

[0031] Como mostrado na Figura 6, um evento ou condição do começo da oclusão 500 é caracterizado por um rápido aumento 610 no vácuo de aspiração e um rápido aumento 615 na pressão de irrigação de um estado de não oclusão durante o qual as pressões de vácuo e irrigação ficam relativamente estáveis ou constantes (600 e 605). Em outras palavras, as taxas nas quais as pressões de vácuo e de irrigação estão aumentando são > 0. Como mostrado, o começo 500 é identificado por pressão de irrigação e vácuo de aspiração crescentes. A pressão de irrigação então pode diminuir ligeiramente (617) e uniformizar (618). O nível do vácuo da aspiração, entretanto, aumenta inicialmente, e continua a aumentar enquanto a pressão de irrigação permanece estável.

[0032] Seguinte ao evento do começo da oclusão 500, a oclusão se desenvolve ou amadurece em um evento ou condição de pré-oclusão 510. Como mostrado na Figura 6, um evento de pré-oclusão 510 é caracterizado por uma redução 620 da taxa de aumento no vácuo de aspiração, e uma pressão de irrigação relativamente estabilizada 625. Assim, a taxa de aumento do vácuo de aspiração e a pressão de irrigação ambas gradualmente diminuem para uma taxa de zero. Em outras palavras, ambas as pressões de vácuo e de irrigação se tornam relativamente estáveis.

[0033] A condição de pré-oclusão 510 amadurece em uma oclusão total 520. Uma oclusão total é caracterizada pelo limite máximo 630. Além disso, a pressão de irrigação é estável 635.

[0034] Seguinte à oclusão total 520, a oclusão se rompe 530. Um evento de ruptura de oclusão 530 é caracterizado por uma rápida diminuição de ambos o vácuo de aspiração 640 e a pressão de irrigação 645. Como mostrado na Figura 6, ambos os níveis do vácuo de aspiração e pressão de irrigação diminuem rapidamente (taxas respectivas são < 0) seguindo uma ruptura da oclusão. Seguindo a rápida diminuição, a taxa do declínio do vácuo de aspiração e nível da pressão de irrigação diminui 642, enquanto que a pressão do nível de irrigação pode reverter para cima brevemente 647 e a seguir estabilizar 648.

[0035] Seguinte à ruptura de oclusão 520 está um estágio de recuperação de oclusão 530. Um estágio de recuperação 530 é caracterizado por uma redução contínua da taxa de diminuição do vácuo de aspiração 650 e pressão de irrigação 655, eventualmente alcançando um nível substancialmente constante. Em outras palavras, as taxas de declínio das pressões do vácuo e irrigação gradualmente aumentam de um valor negativo para aproximadamente 0.

[0036] Com base nos sistemas cirúrgicos testados, os padrões de pressões de vácuo e irrigação mostrados na Figura 6 são consistentes de sistema cirúrgico para sistema cirúrgico e podem ser detectados usando uma variedade de métodos de processamento de sinal digital conhecidos. Em uma modalidade, as pressões de vácuo e de irrigação são detectadas usando métodos de correlação. Por exemplo, fases de uma oclusão podem ser detectadas calculando uma correlação linear entre um padrão pré-definido e as leituras do sensor de pressão de irrigação ou vácuo de aspiração reais do sistema cirúrgico. O padrão pré-definido do vácuo de aspiração que define o começo da oclusão pode ser, por exemplo, quatro pontos da mesma leitura de vácuo seguida por 12 pontos de leitura de vácuo linearmente crescente.

[0037] Por exemplo, a correlação linear entre duas sequências Xj e y, é uma medida de quão perto uma sequência pode ser transformada na outra através de uma transformação linear: y, = ax, + b Onde: a = coeficiente de correlação linear, b = deslocamento.

Dadas duas sequências, a correlação linear R é calculada como segue: Onde: N - comprimento da correlação (isto é, número de pontos nas sequências) O coeficiente da correlação linear é calculado como segue: [0038] Um método de acordo com uma modalidade envolve calcular a correlação linear entre uma sequência de amostra das leituras do sensor do vácuo de aspiração e/ou da pressão de irrigação coletadas durante o uso do sistema cirúrgico e o padrão pré-definido representando os eventos de oclusão em questão. O valor de correlação calculado reflete a similaridade entre a sequência de amostra e o padrão pré-definido, com o valor mais alto possível de 1,0 representando uma igualdade absoluta. A faixa de valores indicando uma correlação suficiente fica preferivelmente entre 0,80 e 0,99.

[0039] Depois que uma igualdade ou correlação aceitável é estabelecida, a certeza de alguns eventos cirúrgicos, tal como pré-oclusão e recuperação de oclusão é alta, e os parâmetros cirúrgicos do sistema podem ser ajustados quando necessário.

[0040] Para eventos, tal como o começo da oclusão e ruptura da oclusão, a igualdade padrão deve ser qualificada com base na taxa da mudança dos valores de teste. A taxa de mudança das pressões de vácuo e irrigação pode ser avaliada usando o coeficiente de correlação linear, que reflete a razão de inclinação da sequência de teste e o padrão pré-definido, e pode assim ser usada para avaliar se a sequência da amostra tem uma taxa de mudança suficiente para um evento particular.

[0041] Em uma modalidade, a taxa de mudança é um cálculo direto da derivada (Avalor/Atempo), ou a mudança em um valor através de um certo tempo. Os critérios para uma taxa suficiente podem ser estabelecidos empiricamente para um dado sistema em ajustes diferentes (por exemplo, taxas de bomba de aspiração diferentes).

[0042] Para casos que exigem qualificação em ambas a igualdade padrão e a taxa de mudança, o evento de oclusão é considerado como sendo detectado quando ambas as condições são satisfeitas. Depois que o evento de oclusão é detectado, os parâmetros cirúrgicos do sistema podem ser ajustados. O método descrito pode ser aplicado na detecção de todos os eventos em uma sequência de oclusão (começo da oclusão, pré-oclusão, oclusão, ruptura da oclusão e recuperação).

Pela detecção de padrões de níveis de vácuo de aspiração e/ou pressão de irrigação, o sincronismo de quando a energia deve ser ajustada pode ser precisamente determinado. Assim, as modalidades são mais precisas do que os sistemas conhecidos que contam com níveis de vácuo de aspiração limites ou predeterminados para identificar uma oclusão total.

[0043] Em uma modalidade adicional, a igualdade dos padrões pode ser realizada usando convolução ao invés de correlação. Dessa maneira, pessoas de conhecimento comum na técnica verificarão que a correlação, derivada e técnicas de convolução discutidas aqui são meramente exemplos ilustrativos, e não são planejados para ser limitadoras.

[0044] Em uma modalidade adicional, a quantidade de energia aplicada na peça de mão pode ser regulada para impedir o superaquecimento da ponta 113, que pode levar a danos no tecido do olho. Essa modalidade é citada como Thermal Watch® e é ilustrada, de forma geral, na Figura 7.

[0045] Na etapa 700, uma temperatura limite é estabelecida. Na etapa 710, a pressão de uma fonte de um fluido de irrigação 126, tal como salina, é monitorada. Na etapa 720, um cálculo ou determinação é feita da taxa de fluxo do fluido de irrigação proveniente da fonte de fluido de irrigação 126 sendo monitorada. A capacidade do fluxo do fluido de irrigação absorver o calor, ou a capacidade de absorção de calor do fluido de irrigação, é determinada na etapa 730. Na etapa 740, a capacidade de absorção de calor determinada e a energia suprida para a peça de mão 112 são comparadas ou analisadas. Com base nessa comparação ou análise, a temperatura do olho ou outro tecido é determinada na etapa 750.

[0046] Por exemplo, a temperatura aproximada do olho pode ser determinada executando um cálculo de temperatura em etapas de tempo discretas onde a temperatura estimada no tempo atual é encontrada multiplicando a estimativa de temperatura prévia por um coeficiente de resfriamento (que é < 1) a seguir adicionando a energia aplicada durante o intervalo de tempo vezes um coeficiente de energia e subtraindo o fluxo durante o intervalo de tempo vezes um coeficiente de fluxo.

[0047] Na etapa 760, a temperatura estimada do olho e a temperatura limite são comparadas. A quantidade de energia aplicada na ponta de corte 113 da peça de mão ultrassônica 112 é ajustada, quando necessário, na etapa 770, com base em se a temperatura estimada excede o limite ou excede o limite por uma quantidade predeterminada. Por exemplo, a energia aplicada na peça de mão pode ser reduzida pela redução da amplitude do sinal ultrassônico e/ou diminuição do ciclo ativo do sinal ultrassônico, se a temperatura estimada excede o limite, enquanto que a energia pode ser mantida ou aumentada se a temperatura estimada está abaixo do limite.

[0048] A Figura 8 ilustra uma implementação do processo mostrado na Figura 7. Com referência à Figura 8, na etapa 800, é feita uma determinação se o aspecto Thermal Watch® está habilitado. Se Ther-mal Watch® não está habilitado, então na etapa 805, o sistema opera usando funções de controle de ultrassom linear. Em outras palavras, a energia de ultrassom aplicada é controlada pelos ajustes do console e o aperto do pedal do pé pelo cirurgião.

[0049] Se Thermal Watch® está habilitado, então na etapa 810, um valor limite, ajustado pelo cirurgião, é anotado ou lido pelo sistema. O valor limite pode ser sem unidade e ser em qualquer número de etapas de "desligado" a "máximo".

[0050] Na etapa 815, o sistema monitora a pressão do fluido de irrigação (a "leitura IPS") e/ou a altura da garrafa da fonte do fluido de irrigação 126 na etapa 820. Esses parâmetros de pressão do fluido de irrigação, indicam a taxa de fluxo do fluido de irrigação, isto é, a quantidade do fluido de irrigação através de um certo tempo, na etapa 825. Sabendo a taxa de fluxo do fluido de irrigação, a capacidade de resfriamento rápido do calor para essa taxa de fluxo do fluido de irrigação pode ser aproximada (etapa 830). A função de fluxo no tempo F(t) pode aproximar uma função linear da queda de pressão através da linha fluídica: F(t) = R(P0 - P(t)), onde P0éa pressão da fonte de irrigação (por exemplo, a altura da garrafa de irrigação), P(t) é a leitura do sensor de pressão de irrigação e R é a resistência da linha fluídica entre o sensor da fonte de pressão e da pressão de irrigação. A resistência R é estabelecida empiricamente para uma dada configuração fluídica (isto é, consumível). A aproximação acima produz resultados precisos para condições de fluxo do estado estável. Para melhorar a precisão da estimativa para resposta transitória uma correção exponencialmen-te decadente pode ser adicionada na equação acima como segue: onde δ é o coeficiente transitório e τ0 é a constante de tempo da linha fluídica aproximada. Ambos os valores podem ser estabelecidos empiricamente para um dado fluídico (isto é, configuração consumível). Valores de amostra estabelecidos para o consumível do sistema INFINI-Tl® da Alcon são: δ=0,3, τ0 = 1,3 segundos. A equação acima pode ser facilmente convertida em uma forma discreta permitindo a implementação prática do método.

[0051] A quantidade de calor que é gerado pela ponta de corte ul-trassônica 113 da peça de mão 112 (isto é, o ultrassônico ou "nível de energia US") é também monitorada na etapa 835. A aproximação da capacidade de resfriamento rápido do calor para o fluxo do fluido de irrigação é então comparada com a quantidade de calor que é gerada pela ponta de corte ultrassônica 113 para determinar uma temperatura aproximada do olho na etapa 840. Uma determinação é feita se a temperatura do olho está mais alta do que um valor limite preestabelecido ou está dentro de uma certa margem do limite na etapa 845. Por exemplo, a margem pode ser três graus Fahrenheit (3^) (-16°C) dentro (por exemplo, abaixo) do limite, como mostrado na Figura 8. Pessoas versadas na técnica verificarão que outras quantidades predeterminadas ou margens podem também ser utilizadas dependendo da sensibilidade desejada do sistema.

[0052] Se a temperatura do olho não está dentro da margem (por exemplo, 3T1 (-16°C)) ou não excede o limite, então as funções de controle do ultrassom linear podem ser usadas (etapa 850). Entretanto, se a temperatura do olho está dentro da margem ou excede o limite, então o sistema utiliza um algoritmo para calcular um ciclo ativo apropriado na etapa 855. O algoritmo de controle pode ser, por exemplo, um algoritmo de controle linear padrão tal como um algoritmo de controle PI (proporcional-integral) ou PID (proporcional-integral-derivado). O algoritmo de controle pode também ser um algoritmo de controle não linear, tal como um controlador bang-bang com ou sem histerese. Pessoas versadas na técnica verificarão que vários algoritmos podem ser usados em aplicações diferentes.

[0053] Por exemplo, na etapa 860, uma determinação é inicialmente feita se o sistema opera atualmente em um modo contínuo. No modo contínuo, um suprimento contínuo de energia é aplicado na peça de mão sem interrupção. Se o sistema está no modo contínuo então na etapa 865, o sistema alterna o modo de operação de contínuo para energia ultrassônica pulsada. Se o sistema não está no modo contínuo, então é feita uma determinação na etapa 870 se o sistema está operando no modo intermitente ou de pulso.

[0054] Com referência às Figuras 9a-9b, o modo intermitente provê uma série de pulsos de amplitude constante periódicos, de largura fixa 900 de energia de ultrassom, cada um dos quais é seguido por um tempo "desligado" 910. Pessoas versadas na técnica verificarão que na prática, os pulsos mostrados nas Figuras 9a-9b e outras figuras não são pulsos "perfeitos". Ao contrário, os pulsos transitam ou inclinam entre estados diferentes devido, por exemplo, a capacitância e indu-tância. Assim, os pulsos retangulares ideais ou de modelo mostrados nas Figuras 9a-9b e outras figuras são providos com finalidades de explicação e ilustração quando, na prática, os pulsos não tem uma forma retangular perfeita.

[0055] O tempo desligado 910 entre pulsos de largura fixa 900 é controlado pela entrada do cirurgião através, por exemplo, do aperto do pedal do pé. Em outras palavras, no modo intermitente, cada pulso 900 tem um tempo "ligado" fixo e um tempo "desligado" variável. O tempo "desligado" é variado ajustando a posição do pedal do pé ou interruptor do pé.

[0056] Por exemplo, as Figuras 9a-9b ilustram um interruptor de pé em quatro posições: o tempo desligado 910 diminui quando o pedal do pé está inicialmente na posição 1 e abaixado mais para a posição 2, e diminui mais quando o pedal do pé é apertado da posição 2 para a posição 3. Assim, o número de pulsos de amplitude constante de largura fixa em um período de tempo aumenta à medida que o pedal do pé é abaixado mais. Quando o pedal do pé é abaixado mais, o tempo desligado eventualmente iguala o tempo ligado. Nesse caso, a depressão adicional do pedal do pé da posição 3 para a posição 4 resulta no aumento da amplitude dos pulsos, enquanto mantendo o mesmo tempo desligado 910. Em outras palavras, a amplitude do pulso pode ser feita depois que o tempo desligado é o mesmo que o tempo ligado, dessa maneira aumentando a energia aplicada na peça de mão.

[0057] Com referência novamente às Figuras 8 e 9a-9b, se o sistema está no modo intermitente, um número de pulsos de energia de ultrassom tendo a mesma largura de pulso pode ser ajustado na etapa 875 diminuindo o tempo "ligado" da energia ou aumentando o tempo "desligado" da energia, dessa maneira provendo menos pulsos de largura fixa em um dado tempo e menos energia para a ponta ultrassôni-ca 113, de modo a resfriar a ponta 113. Se o sistema não está no modo intermitente, na etapa 880, o sistema fica em um modo de pulso.

[0058] Com referência às Figuras 8 e 10, se o sistema está no modo de pulso, então a amplitude dos pulsos 1000 permanece constante, e a energia aplicada na peça de mão pode ser ajustada na etapa 885 ajustando o ciclo ativo dos pulsos de energia sendo supridos para a peça de mão 112. Em um conjunto ideal de pulsos retangulares 1000, a razão da duração do pulso para o período de pulso ou a razão da duração do "alto" nível de pulso para a soma das durações dos níveis "alto" e "baixo" (um período) é o ciclo ativo, representado como uma fração ou porcentagem. Assim, a duração de cada pulso de amplitude constante 1000 pode ser alterada (por exemplo, se tornar mais estreita ou mais larga) para mudar o ciclo ativo, e assim mudar a quantidade de energia que é aplicada na peça de mão.

[0059] Alternativamente, se o sistema está operando no modo contínuo (860), e a temperatura do olho está acima do limite, então a energia pode ser desligada até que a temperatura do olho caia abaixo do limite. Além disso, se o sistema está operando em um modo intermitente ou de pulso e a temperatura do olho está acima do limite, a energia pode ser desligada para o restante do pulso, e o próximo pulso de energia pode ser retardado, se necessário, até que a temperatura do olho caia abaixo do limite.

[0060] Pessoas versadas na técnica verificarão que o aspecto de Thermal Watch pode ser usado com tipos diferentes de pulsos, por exemplo, contínuos, pulsados, intermitentes e pulsos tendo padrões diferentes, tal como pulsos descritos mais tarde nesse relatório descri- tivo e mostrados nas Figuras 14-24 desde que o Thermal Watch serve como um regulador que periodicamente determina a quantidade de energia aplicada, a despeito do tipo de pulso ou padrão de pulso, e como essa quantidade determinada de energia se compara com o limite e como a quantidade de energia se compara com o limite, como previamente descrito.

[0061] Ajustes de energia similares podem ser feitos quando um evento de oclusão é detectado. Por exemplo, em uma modalidade, a energia aplicada na ponta 113 pode ser aumentada aumentando o tempo "ligado" ou diminuindo o tempo "desligado" da energia no ciclo ativo do ultrassom de modo a aumentar a eficiência de corte da peça de mão 112. A temperatura do olho pode ser monitorada usando o aspecto de Thermal Watch® para diminuir o tempo "ligado" da energia, ou aumentar o tempo "desligado" da energia antes da ponta 113 ficar superaquecida. Dessa maneira, modalidades provêem uma maneira de efetivamente aumentar a energia quando necessário (por exemplo, quando um evento de oclusão ocorre), mas efetivamente monitorar e reduzir a energia, quando necessário, de modo a impedir o superaquecimento da ponta 113 e a queima ou dano ao tecido do olho.

[0062] Uma modalidade alternativa é direcionada para um sistema e método de detecção de carga, citados de forma geral como "energia sob demanda", que podem limitar ou anular a quantidade de energia que é solicitada por um cirurgião se é determinado que muita energia está sendo solicitada de modo a impedir dano ao tecido do olho. O sistema pode detectar quando a ponta de corte 113 não está mais em contato com o tecido da lente ou está em contato com seções diferentes de um tecido de lente com dureza variada, e automaticamente ajusta a quantidade de energia aplicada na peça de mão.

[0063] Como previamente discutido, um ou mais cristais piezelétri-cos na peça de mão 112 são acionados pela energia que é provida por um suprimento de energia. Os cristais vibram, o que por sua vez faz com que uma agulha na peça de mão vibre e emita energia de ultras-som. O cirurgião posiciona a agulha de modo que a energia de ultras-som é aplicada em um tecido do olho, tal como, uma lente para, por exemplo, romper as cataratas. Um sistema de aspiração separado é usado para remover fragmentos do tecido. Um cirurgião pode solicitar que uma certa quantidade de energia seja aplicada na ponta 113, por exemplo, apertando um interruptor de pé ou outro ativador de interruptor. Durante o procedimento cirúrgico, o sistema aplica um baixo nível de voltagem nos cristais fazendo com que eles emitam uma pequena quantidade de energia ultrassônica. A voltagem através dos cristais e a corrente através dos cristais sob essa condição são então medidas. Os valores de voltagem e corrente são usados para calcular o valor de energia que é puxada pela peça de mão. A peça de mão ultrassônica 112 tende a puxar mais energia de modo a manter um dado curso (amplitude) quando a ponta 113 está em contato com tecido ou material mais duro (tal como uma lente com catarata). Esse aumento na energia com base no contato com o material encontrado pela ponta em uma cirurgia de catarata típica foi verificado ser mensurável em ajustes de energia menores. Em um modo pulsado modificado, uma pequena quantidade de energia é aplicada na ponta 112 entre os pulsos de energia maiores usados para cortar o tecido. Em outras palavras, uma pequena quantidade de energia é aplicada durante períodos de pouca energia.

[0064] Por exemplo, como mostrado na Figura 11, o sinal de acionamento do tipo de modo pulsado inclui intervalos alternados de energia alta ou de corte 1000 a-e (geralmente 1100) e intervalos alternados de energia baixa ou de percepção 1110a-e (geralmente 1110) entre os intervalos de corte 1100. A amplitude do intervalo de percepção 1110, entretanto, é maior do que zero. Em outras palavras, a energia de per- cepção não diminui para zero seguinte a um intervalo de corte.

[0065] Na modalidade ilustrada, a duração do intervalo de corte 1100 e intervalo de percepção 1110 é aproximadamente a mesma. Medições de voltagem e corrente são executadas durante os intervalos de percepção de modo a correlacionar uma quantidade de energia que é puxada pela peça de mão 112 durante o intervalo de percepção, com uma carga 1130 na ponta 113. Algum grau de corte pode também ocorrer desde que uma pequena quantidade de energia ainda é aplicada na ponta, entretanto, o corte primariamente ocorre durante o intervalo de corte de energia mais alta. Assim, embora esse relatório descritivo se refira a um intervalo de "percepção", ambos a percepção e o corte podem ocorrer durante esse intervalo.

[0066] A quantidade de energia puxada por uma peça de mão 112 é determinada durante o intervalo de percepção 1110 e é então usada para ajustar a energia do próximo intervalo de corte ou subsequente 1100. A energia é ajustada proporcionalmente com base na energia detectada e na solicitação do cirurgião. Em outras palavras, se uma carga mais alta é detectada na ponta, uma mais alta na porção (possivelmente toda) da energia solicitada por um cirurgião será aplicada no próximo intervalo de corte. Da mesma forma, se uma carga menor é detectada, uma porção menor (possivelmente nenhuma) da energia solicitada pelo cirurgião será aplicada durante o próximo intervalo de corte 1110.

[0067] Por exemplo, a energia detectada durante o intervalo de percepção 1110a é usada para proporcional mente ajustar o nível de energia do próximo intervalo de corte 1100b. Similarmente, a energia detectada durante o intervalo de percepção 1110b é usada para proporcionalmente ajustar o próximo intervalo de corte 1100c. Assim, a energia de corte 1100 é continuamente ajustada para compensar cargas diferentes 1130 na ponta ultrassônica 113 da peça de mão 112.

[0068] Como mostrado na Figura 11, o nível de energia do intervalo de percepção 1110 é relativamente constante com o tempo. O intervalo de percepção 1110, entretanto, pode variar, mas não deve ser zero ou muito baixo que uma carga na ponta não possa ser detectada. O nível de energia do intervalo de percepção 1110 pode variar dependendo, por exemplo, de parâmetros do sistema e da sensibilidade do equipamento de medição. Dessa maneira, modalidades usando períodos de percepção diferentes de zero ficam em contraste com os sistemas de acionamento conhecidos do "modo de pulso" que tipicamente usam pulsos de energia zero e energia alta alternados, isto é, alternando entre "ligado" e "desligado" ao invés de alternando entre alta energia e baixa energia ou "energia baixa" ou "ligado".

[0069] Devido à variação nas peças de mão ultrassônicas e pontas de corte, o aspecto de percepção da carga 1130 deve ser calibrado no início de cada cirurgia. Por exemplo, a calibragem pode ser executada durante um "ciclo de sintonização" durante o qual a ponta da peça de mão 113 é colocada em uma câmara de teste cheia com o fluido de irrigação. Nesse momento, a energia ultrassônica é aplicada na ponta 113 no ajuste da energia de percepção. A quantidade de energia puxada pela peça de mão 112 sob essa condição de linha de base é salva na memória do sistema de controle como um limite ou uma condição "sem carga". Se necessário, à medida que a cirurgia progride, o sistema de controle 114 pode usar o ajuste de limite automático para ajustar esse valor de limite com base nas cargas 1130 que são medidas durante a cirurgia.

[0070] O aspecto de percepção da carga também permite que o cirurgião controle a sensibilidade dos ajustes feitos pelo sistema de controle 114. Mais especificamente, um ajuste de sensibilidade é um ajuste linear ou do coeficiente que ajusta o ganho das reduções de energia feitos quando carga menos do que a total é percebida. Depois que o limite e a sensibilidade são ajustados, a energia para a peça de mão 112 pode ser ajustada com base em um algoritmo.

[0071] As Figuras 12 e 13 ilustram uma modalidade de um algoritmo e sistema que opera com base no algoritmo para executar essas variações no curso ou amplitude da energia com base na carga de voltagem e corrente percebida 1130. Inicialmente, um valor limite 1355 é determinado na etapa 1200. Como previamente discutido, a energia limite 1355 é um valor fixo que é determinado depois de operar a peça de mão ultrassônica 112 em uma solução de irrigação ou salina ou outro ambiente de referência. Em outras palavras, a energia limite 1355 representa uma energia de linha de base quando nenhum tecido está sendo cortado.

[0072] A energia puxada pela ponta de corte 113 é monitorada na etapa 1210. Um suprimento de energia 120 é acoplado na peça de mão 112 e aplica energia na ponta 113 através de uma linha de energia 1302. Um sistema de controle de energia 1300 é conectado nas entradas e saídas do suprimento de energia 120 através dos conectores 1303-1305. Os conectores 1304 e 1305 são acoplados na saída do suprimento de energia 120, e o conector 1303 é acoplado na entrada do suprimento de energia 120.

[0073] O sistema de controle de energia 1300 mostrado inclui rea-limentações 1310 e 1311 para voltagem e corrente. Os componentes de realimentação 1310 e 1311 são acoplados nos conectores 1304 e 1305. Medições de voltagem e corrente obtidas durante intervalos de percepção 1110 são baseadas nas tensões colocadas nos cristais pie-zelétricos na peça de mão 112. Se a agulha ou ponta 113 encontra tecido que é mais resistente ao corte (uma alta carga), as magnitudes da voltagem e/ou a corrente podem aumentar, enquanto que se a agulha ou ponta 113 encontra tecido que é mais facilmente cortado (uma carga menor), as magnitudes da voltagem e/ou corrente podem dimi- nuir. Os valores de voltagem e corrente obtidos pelas realimentações 1310 e 1311 durante cada intervalo de percepção 1110 são providos para os conversores de raiz média quadrada ("RMS") respectivos 1320 e 1321.

[0074] Os conversores de RMS 1320 e 1321 determinam uma magnitude de voltagem média e uma magnitude de corrente média através de um período de tempo definido. Esses valores de RMS são providos para conversores de analógico para digital ("A/D") 1330 e 1331, que provêem sinais digitais representando a voltagem e a corrente analógicas medidas respectivas para um microprocessador 1340.

[0075] O microprocessador 1340 pode ser o mesmo microprocessador 116 como discutido acima ou um microprocessador ou controlador separado. Os valores de voltagem e corrente digitais são providos pelos conversores de A/D 1330 e 1331 para o microprocessador 1340. O software no microprocessador 1340 calcula 1350 a energia de "percepção" 1352 detectada durante um intervalo de percepção 1110 como energia ("P") = voltagem ("V") x corrente (Ύ) com base nos valores providos pelos conversores de A/D 1330 e 1331. Assim, o cálculo envolve um cálculo linear sem a necessidade de considerar atributos não lineares, tais como fase e ressonância. A energia de percepção 1352 é então comparada com a energia limite ou da linha de base 1355.

[0076] A energia de percepção calculada 1352 excede a energia limite ou de base 1355 quando a energia é necessária pela peça de mão 112 para cortar o tecido, isto é, quando a peça de mão 112 é aplicada em alguma coisa diferente do material básico ou líquido, tal como salina. A comparação da energia de percepção 1352 e a energia limite 1355 é usada para determinar como a energia a ser aplicada na peça de mão 112 deve ser ajustada, se de qualquer modo, durante o próximo intervalo de corte na etapa 1240 com base nas características do tecido encontrado pela ponta 113 da peça de mão 112. Essa comparação é multiplicada por um coeficiente de graduação 1356 que é armazenado na peça de mão ou no software que relaciona a quantidade pela qual a energia de percepção 1352 excede a energia limite 1355 para a fração de carregamento total detectada 1357. O coeficiente de graduação 1356 pode ser, por exemplo, empiricamente determinado com base na operação anterior do sistema.

[0077] Em adição a essa comparação do limite e cálculo da carga percentual, um ajuste de sensibilidade ou coeficiente 1360 é ajustado pelo cirurgião para indicar qual fração da energia solicitada pelo cirurgião deve ser aplicada na ponta durante o próximo intervalo de corte com base em uma quantidade pela qual a energia de percepção 1352 excede a energia limite 1355. O coeficiente de sensibilidade 1360 varia de 0-1 ou é de outra forma geralmente representado como um valor %, por exemplo, 20%, 50% ou 85%. Esses valores podem ser representados para o cirurgião como desligado, baixo, médio, alto ou alguma outra escala ou indicação. Na etapa 1250, os valores obtidos pelo cálculo de (voltagem de percepção - limite) x fator de graduação são multiplicados pelo coeficiente de sensibilidade 1360. Uma quantidade maior da energia solicitada 1370 (por exemplo, como indicado pelo nível de um interruptor de pé 1375) é aplicada na peça de mão 112 com coeficientes de sensibilidade maiores do que com coeficientes de sensibilidade menores. Por exemplo, se o cirurgião solicita "X" quantidade de energia 1370 através do pedal de pé 1375, então alguma, toda ou nenhuma dessa energia "X" 1370 pode ser aplicada na peça de mão 112 dependendo do coeficiente de sensibilidade 1360.

[0078] Assim, a energia 1380 que é na realidade aplicada na peça de mão 112 pode ser menor do que ou a mesma que a quantidade de energia solicitada 1370 por um cirurgião pelo aperto do pedal de pé 1375. Dessa maneira, as modalidades usam relações lineares e cálcu- los, determinações de limite e cálculos lineares com base nos coeficientes de sensibilidade de modo a ajustar a quantidade de energia 1380 que é aplicada em uma peça de mão 112.

[0079] A Figura 11 ilustra um padrão de pulso que inclui intervalos de corte e percepção para uso com o sistema de energia sob demanda mostrado nas Figuras 12 e 13. O padrão de pulso mostrado na Figura 11 inclui intervalos de corte e percepção que são relativamente constantes e aproximadamente da mesma duração. Em modalidades alternativas, padrões de pulso diferentes podem ser usados com intervalos diferentes de corte e percepção, como mostrado nas Figuras 14-24. De modo a ilustrar os diferentes pulsos de corte e percepção e intervalos, os pulsos são mostrados sem uma carga correspondente, entretanto, pessoas versadas na técnica verificarão que as amplitudes dos intervalos de corte podem ser ajustadas quando necessário dependendo da carga na ponta da peça de mão. Esse relatório descritivo se refere a um "intervalo" e um "pulso". Um pulso é um sinal que começa de e termina na energia zero, enquanto que um intervalo pode ser considerado como sendo parte de um pulso e assim, começa ou termina na energia zero. Entretanto, para finalidades desse relatório descritivo, esses termos são permutáveis desde que ambos provêem durações de energia de percepção e durações de energia de corte. Dessa maneira, "intervalo" é planejado para incluir um "pulso" e um "pulso" é planejado para incluir um "intervalo".

[0080] Com referência à Figura 14, em uma modalidade alternativa, as durações dos intervalos de percepção 1110 são aproximadamente as mesmas com o tempo e mais curtas do que as durações dos intervalos de corte 1100. Em uma modalidade adicional, mostrada na Figura 15, a duração dos intervalos de percepção 1110 pode variar com o tempo, de modo que eles são mais curtos do que, cerca da mesma duração que, ou mais longo do que os intervalos de corte. A duração dos intervalos de percepção 1110 pode ser ajustada para acomodar, por exemplo, razões de sinal para ruído (S/N) e resposta do sistema. Um intervalo de percepção mais longo 1110 pode prover razões S/N melhores e uma resposta mais retardada. Assim, a duração dos intervalos de percepção 1110 pode ser selecionada para coordenar com os componentes e as capacidades do sistema.

[0081] Com referência à Figura 16, em uma modalidade alternativa adicional, o intervalo de percepção 1110 pode preceder imediatamente o intervalo de corte separado 1100. Por exemplo, a energia aumenta de um nível zero para um nível de energia baixo durante o intervalo de percepção 1110. Imediatamente seguinte ao intervalo de percepção 1100 está o intervalo de corte 1100. O intervalo de corte 1100 está em um nível de energia mais alto do que o intervalo de percepção 1110. Depois do intervalo de corte 1100, a energia retorna para zero, e a sequência do intervalo pode ser repetida. A Figura 17 ilustra uma configuração similar exceto que o pulso de corte de alta energia 1100 segue imediatamente um período de energia zero. O intervalo de percepção 1110 segue imediatamente o intervalo de corte de energia mais alta 1100 e a seguir seguido pela energia zero, que pode ser repetida quando necessário.

[0082] A Figura 18 ilustra uma outra modalidade na qual pulsos de percepção separados de baixa energia 110 são disparados entre pulsos de corte de energia mais alta separados 1100. Na modalidade ilustrada, os pulsos de corte e de percepção 1100 e 1110 têm aproximadamente a mesma duração. A Figura 19 ilustra uma outra modalidade alternativa que utiliza pulsos de percepção separados 1110 e pulsos de corte 1100, e nos quais a duração do pulso de percepção 1110 é mais curta do que a duração do pulso de corte 1100. A Figura 20 ilustra uma modalidade adicional na qual pulsos de percepção separados 1110 têm durações variadas e ficam entre pulsos de corte 1100.

[0083] A Figura 21 ilustra ainda uma modalidade alternativa adicional que inclui pulsos de percepção separados 1110 e pulsos de corte 1100, e onde os dados de voltagem e corrente são obtidos durante a queda 2100 de um pulso de percepção 1110. Essa modalidade é ilustrada em detalhes adicionais nas Figuras 22 e 23. Ao invés de determinar a carga como mostrado na Figura 11, o sistema pode ser configurado para determinar o tempo que leva para um pulso de intervalo de percepção 1110 cair para um certo nível. A taxa de queda pode ser afetada pela carga na ponta. Por exemplo, uma carga maior fará com que o pulso de percepção caia mais rapidamente, enquanto que uma carga menor resultará no pulso de percepção caindo mais vagarosamente. A Figura 22 mostra um pulso de percepção levando mais tempo para cair devido a uma carga menor, e a Figura 23 ilustra um pulso de percepção caindo mais rapidamente, devido a uma carga maior. Essa técnica de queda pode também ser aplicada em outros padrões de pulso, incluindo intervalos de percepção que seguem imediatamente um intervalo de corte, tal como os intervalos de percepção mostrados na Figura 17.

[0084] O tempo exigido para um pulso de percepção ou intervalo cair para um certo nível pode estar correlacionado com uma carga na ponta. Isso pode ser feito usando, por exemplo, uma tabela de pesquisa que faz referência cruzada com a taxa de queda e uma carga na ponta. Essa informação de queda e carga pode então ser usada para ajustar o nível de energia do próximo pulso de corte ou intervalo se necessário. Por exemplo, com referência ao ponto C de referência nas Figuras 22 e 23, a taxa de queda do pulso mostrado na Figura 23 é mais rápida do que a taxa de queda do pulso mostrado na Figura 22. Como resultado, a quantidade de energia aplicada durante o próximo pulso de corte seguinte ao pulso de percepção mostrado na Figura 22 pode ser menor do que a quantidade de energia aplicada durante o próximo pulso de corte seguinte ao pulso de percepção mostrado na Figura 23 desde que o pulso mostrado na Figura 23 cai mais rápido devido a uma maior carga na ponta. A análise da taxa de queda pode ser repetida para ajustar continuamente a energia aplicada na ponta durante o próximo pulso ou intervalo de corte.

[0085] De acordo com uma modalidade adicional, pulsos de corte e percepção podem estar em frequências diferentes. Por exemplo, pulsos de corte podem ser aplicados em uma frequência particular, e pulsos de percepção podem ser aplicados em um dos harmônicos da frequência do pulso de corte. Por exemplo, pulsos de corte podem ser aplicados em cerca de 40 kHz, e os pulsos de percepção podem ser aplicados em um dos harmônicos, tal como 80 kHz ou 120 kHz.

[0086] Pessoas versadas na técnica verificarão que as Figuras 11 e 14-23 são providas como padrões exemplares de intervalo de percepção e corte e não são planejadas para ser limitadoras desde que os intervalos de percepção e corte podem ser ajustados quando necessário para sistemas e aplicações diferentes. Além disso, pessoas versadas na técnica verificarão que ambos a percepção e algum grau de corte podem ocorrer durante o intervalo de percepção de energia menor desde que a percepção ocorre em um nível diferente de zero, e algum corte ocorre, embora a quantidade de corte seja pequena comparada com o corte que ocorre durante um intervalo de corte de energia maior. Pessoas versadas na técnica também verificarão que o aspecto do Thermal Watch pode ser usado com esses padrões diferentes de pulso desde que o Thermal Watch considera a quantidade de energia aplicada e não é dependente de um padrão de pulso particular.

[0087] Com referência à Figura 24, em uma modalidade alternativa adicional, a taxa de queda 2400 de um pulso de corte 1100 pode ser correlacionada com uma carga na ponta. Dependendo da amplitude do pulso de corte 1100, pode ser desejável amostrar a extremidade traseira 2410 do pulso decadente 2400 desde que o nível de energia do pulso de corte decadente pode ser muito alto no começo do período da queda, dessa maneira causando interferência com as medições de energia e corrente. O tempo exigido para um pulso de corte cair para um certo nível pode ser referenciado cruzado com uma tabela de pesquisa, de modo que a taxa de queda pode ser correlacionada com uma carga na ponta. Essa informação de queda e carga pode então ser usada para ajustar o nível de energia do próximo pulso de corte se necessário.

[0088] Embora referências tenham sido feitas na descrição precedente a várias modalidades, pessoas de conhecimento comum na técnica reconhecerão que modificações, alterações e substituições não substanciais podem ser feitas nas modalidades descritas sem se afastar do escopo das modalidades. Por exemplo, pessoas de conhecimento comum na técnica reconhecerão que várias capacidades e modalidades podem ser operadas individualmente ou em combinação. Por exemplo, em uma modalidade alternativa, as modalidades direcionadas para determinar mudanças nas pressões de aspiração e/ou irrigação podem ser combinadas com as modalidades de "Thermal Watch" mostradas nas Figuras 7 e 8 e/ou com as modalidades de "energia sob demanda" descritas e mostradas com referência às Figuras 9-11. Similarmente, as modalidades de "Thermal Watch" descritas e mostradas com referência às Figuras 7 e 8 podem ser combinadas com as modalidades de energia sob demanda descritas e mostradas com referência às Figuras 9-11. Assim, as modalidades podem operar juntas ou individualmente para prover a funcionalidade desejada do sistema.

REIVINDICAÇÕES

Claims (16)

1. Sistema de controle para controlar um sistema cirúrgico (100), o sistema cirúrgico tendo uma peça de mão ultrassônica (112), a peça de mão ultrassônica tendo uma ponta de corte (113), o sistema de controle compreendendo: um meio para determinar (410) uma mudança em um primeiro parâmetro de operação do sistema cirúrgico (100); um meio para determinar (420) um estágio da oclusão com base na mudança; um meio para ajustar (430) uma quantidade de energia aplicada na ponta de corte (113) da peça de mão ultrassônica (112) com base no estágio determinado da oclusão; o sistema caracterizado por compreender ainda: um meio para amostrar uma taxa de mudança real no primeiro parâmetro de operação durante a operação do sistema cirúrgico (100); um meio para comparar a amostra de taxa de mudança com um padrão pré-definido da taxa de mudança em pelo menos um primeiro parâmetro de operação; e um meio para ajustar a dita energia em resposta a uma correspondência ou correlação suficiente sendo estabelecida pela dita comparação.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio para amostrar compreende ainda um meio para coletar uma sequência de amostra de dados do primeiro parâmetro de operação.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o meio para comparar compreende qualquer um dentre: um meio para determinar uma correlação linear (805) entre a taxa de mudança amostrada e o padrão pré-definido da taxa de mudança no primeiro parâmetro de operação, preferencial mente compreendendo executar uma transformação linear; um meio para calcular um derivado dos dados do primeiro parâmetro de operação através do tempo; e um meio para executar uma convolução do padrão pré-definido e dados amostrados do primeiro parâmetro de operação.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda que um meio para amostrar uma taxa de mudança real de um segundo parâmetro de operação do sistema cirúrgico (100); e opcionalmente em que o primeiro parâmetro de operação é (600) vácuo de aspiração, o segundo parâmetro de operação compreende pressão de irrigação (605), determinar (420) o estágio de oclusão é baseado nas taxas de mudança do vácuo de aspiração e da pressão de irrigação, ou opcionalmente em que o meio para determinar (420) o estágio de oclusão compreende um meio para determinar um estágio de oclusão sendo baseado nas determinações envolvendo o primeiro e o segundo parâmetros de operação, o primeiro parâmetro de operação compreendendo uma pressão de irrigação (605), o segundo parâmetro de operação compreendendo um vácuo de aspiração (600), o começo da oclusão sendo identificado por vácuo de aspiração crescente (610) e pressão de irrigação crescente (615), ou opcionalmente em que o meio para determinar (420) o estágio de oclusão é baseado nas determinações envolvendo o primeiro e o segundo parâmetros de operação, o primeiro parâmetro de operação compreendendo uma pressão de irrigação (605), o segundo parâmetro de operação compreendendo um vácuo de aspiração (600), a oclusão total (520) sendo identificada por um vácuo de aspiração substancialmente constante (630) e uma pressão de irrigação substancialmente constante (635), ou opcionalmente em que o meio para determinar (420) o estágio de oclusão é baseado nas determinações envolvendo o primeiro e o segundo parâmetros de operação, o primeiro parâmetro de operação compreendendo uma pressão de irrigação (605), o segundo parâmetro de operação compreendendo um vácuo de aspiração (600), a ruptura (530) sendo identificada por um vácuo de aspiração decrescente (640) e uma pressão de irrigação decrescente (645), ou opcionalmente em que o meio para determinar (420) o estágio de oclusão é baseado nas determinações envolvendo o primeiro e o segundo parâmetros de operação, o primeiro parâmetro de operação compreendendo uma pressão de irrigação (605), o segundo parâmetro de operação compreendendo uma pressão de vácuo, o período de recuperação (540) tendo um vácuo de aspiração substancialmente constante (650) e uma pressão de irrigação substancialmente constante (655).

5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio para determinar (420) o estágio de oclusão é baseado em determinações de taxa de mudança do primeiro parâmetro de operação e do segundo parâmetro de operação, ou é baseado em uma comparação do primeiro parâmetro de operação e do segundo parâmetro de operação.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro parâmetro de operação é vácuo de aspiração (600) ou pressão de irrigação (605).

7. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o meio para determinar (420) o estágio de oclusão compreende um meio para identificar um começo (500) ou indicação preliminar de oclusão; opcionalmente compreendendo um meio para identificar uma condição de pré-oclusão (510), através de: um vácuo de aspiração crescente (610), uma pressão de irrigação crescente (615), um período da condição de pré-oclusão (510) tendo uma pressão de irrigação substancialmente constante (625), e/ou um vácuo de aspiração crescente (620) e uma pressão de irrigação substancialmente constante (625).

8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a pressão do vácuo crescendo em uma taxa mais lenta (620) seguindo a condição de pré-oclusão (510) do que durante um período de tempo (610) entre um começo (500) de oclusão e a condição pré-oclusão.

9. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a pressão do vácuo durante a condição de pré-oclusão (510) aumentando em uma taxa mais lenta (620) do que durante o período de tempo (610) entre um começo (500) de oclusão e a condição de pré-oclusão (510).

10. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o meio para determinar (420) o estágio de oclusão compreende um meio para identificar uma oclusão total (520); opcionalmente compreendendo um meio para identificar um vácuo de aspiração substancialmente constante (630).

11. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o meio para determinar (420) o estágio de oclusão compreende um meio para identificar uma ruptura (530) de uma oclusão; opcionalmente compreendendo um meio para identificar um vácuo de aspiração decrescente (640), uma pressão de irrigação de- crescente (645), ou um aumento na pressão de irrigação depois de alcançar um ponto baixo (647) seguinte à ruptura (530).

12. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o meio para determinar (420) o estágio de oclusão compreende um meio para identificar uma recuperação (540) da ruptura de uma oclusão; opcionalmente compreendendo um meio para identificar uma redução (642) de uma taxa de diminuição do vácuo de aspiração, ou uma redução (647) de uma taxa de diminuição da pressão de irrigação.

13. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um meio para determinar (410) uma taxa de mudança de um segundo parâmetro de operação do sistema cirúrgico (100); e um meio para determinar (420) o estágio de oclusão sendo baseado em uma comparação do primeiro parâmetro de operação e do segundo parâmetro de operação.

14. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio para determinar (420) o estágio de oclusão compreende um meio para determinar identificar um começo (500) de uma oclusão, uma condição de pré-oclusão (510) seguinte ao começo, uma oclusão total (520) seguinte à condição de pré-oclusão, uma ruptura (530) da oclusão total, ou uma recuperação (540) seguinte à ruptura.

15. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o meio para ajustar (430) energia compreende um meio para ajustar um ciclo ativo da saída da peça de mão ultrassônica (112), ou ajustar uma amplitude ou curso da saída da peça de mão ultrassônica (112).

16. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: um meio para detectar (400) um padrão de dados de um vácuo de aspiração; um meio para detectar (400) um padrão de dados de uma pressão de irrigação; um meio para determinar (410) uma taxa de mudança do vácuo de aspiração; um meio para determinar (410) uma taxa de mudança da pressão de irrigação; um meio para determinar (420) um estágio de oclusão com base nas determinações da taxa de mudança e um meio para ajustar (430) uma quantidade de energia aplicada na ponta de corte da peça de mão ultrassônica com base no estágio de oclusão determinado.