CN104055621B - 超声乳化手术中超声能量控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声乳化手术中的能量控制系统，包括：超声电发生器、超声乳化手柄、超声乳化针头；所述超声乳化手柄连接有抽吸管道，所述抽吸管道上设有真空发生装置及控制器，所述控制器通过信号线连接于所述超声电发生器，所述控制器包括传感器、比较器和控制单元，所述传感器用于感知所述抽吸管道内的压力或流速，所述比较器用于比较实测值与内置的标准值，所述控制单元用于控制超声能量输出的开启或关闭、增强或降低。本发明的有益效果体现在：可以根据白内障的软硬状态、破碎程度等由针头的堵塞状况来随时自动开启或关闭、增强或降低超声能量的输出，但继续保持抽吸的功能，使超声能量最有效地最低限度地作用于白内障上。

Description

超声乳化手术中超声能量控制系统及方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种超声乳化手术中的超声能量按需自动控制方法及控制系统。

背景技术

白内障是常见的致盲性眼病。超声乳化手术(Phaco)由上世纪引入我国，现在已经是白内障的常规治疗方法。相对于传统的大切口整体摘除白内障手术而言，超声乳化术(Phaco)是一种微创手术，是在角膜边上开出一个2-3毫米左右小切口，经由这小切口处伸入超声乳化针头将浑浊的晶状体和皮质击碎为乳糜状后，借助抽吸灌注系统将乳糜状物吸出，同时保持前房充盈，然后植入人工晶体，使患者重见光明。与传统的白内障摘除手术相比，超声乳化手术属于微创手术，具有切口小、术后并发症少及缩短了病人的恢复时间等优点；同时，也降低了手术对真空度的需求，缩短了手术时间，也因此提高了安全性。

但是，过多的超声能量也会给眼睛，特别是角膜内皮细胞造成一定的损伤。因此，尽可能减少超声能量辐射到眼房的其它部位，将会给医生和病人带来很大益处。目前，市场上主要有两种基本超声振动模式。两种基本超声振动模式分别为：纵振模式和横振模式，由扭转加弯曲的方式引起。纵振的缺点是：纵振会引起振动能量推斥白内障远离乳化针头，相当程度地阻碍流体和组织碎块的抽吸流动性。所以，医生有时需要使用超声乳化针头追赶白内障组织碎块，或用另外一个手术工具推送白内障组织。横振的缺点是：超声乳化针头侧面有相当强度的超声振动。然而白内障本身由于真空抽吸的作用，主要吸附在超声乳化针头的正前端面，所以有相当一部分的超声能量毫无阻挡地作用到眼房内、角膜内表面，甚至虹膜上，会造成对其的伤害，而对白内障本身的破碎功能却降低了。

超声乳化能量的精确控制医生提高乳化技巧、减少手术并发症所面临的重要问题。因此，关于超声乳化能量的控制与释放是衡量超声乳化仪功能的重要指标之一。从超声乳化技术问世至发展至今，从仪器层面对超声乳化能量的控制经历发展主要有3个阶段：第一阶段：连续和连续线性模式，其重要特征为：在100%水平超声能量的基础上，脚踏控制能量的输出幅度。第二阶段：通过仪器改造模仿术者在使用连续能量模式时的脚踏换挡操作，以脉冲模式和爆破模式为代表。第三阶段：配合微切口技术的“冷超声乳化”（cold phaco），模式出现的微脉冲、微爆破模式，主要代表为：White Star超声乳化手术系统。对于传统的连续式、脉冲式、爆发式、微脉冲、微爆破模式，其中脉冲式和爆发式在基本原理上可算作同种模式，主要功能是在本来连续的超声作用中加入停止的间隙，使本应被连续超声流冲走的组织体或碎块而被吸附回超声乳化针头端面。这种控制模式比起连续式模式，在一定程度上增加了抽吸的流动性，也增加了组织和超声乳化针头端面的接触度，从而相对减少了超声能量的浪费。但这种模式带有随机性，仍免不了能量的浪费和效率的降低，特别对过软或过硬的白内障组织。

因此有必要提出一种新的技术方案，以解决过多超声能量的浪费，甚至对眼内组织造成伤害的上述技术问题，使最适合的超声能量安全地作用于白内障组织上。

发明内容

本发明的目的是：提供一种超速乳化手术中的自动按需能量控制系统及方法。

为了达到上述目的，本发明提出了如下的技术方案：

一种超声乳化手术中超声能量控制系统，用于自动按需提供手术需要的超声振动能量，包括：

超声乳化手柄及耦合于其上的超声乳化针头；

所述超声乳化手柄通过超声电源线连接到超声电发生器，所述超声乳化手柄内的电声转换单元将接收到的由超声电发生器发出的电信号转变为超声频机械振动；

一真空产生装置，其一侧通过抽吸管道连接至所述超声乳化手柄，另一侧通过抽吸管道连接至一废液袋，

所述超声能量控制系统还包括一控制器，所述控制器连接于抽吸管道上并通过信号线连接于所述超声电发生器，所述控制器包括传感器、比较器和控制单元，所述传感器设于抽吸管道用于感知所述抽吸管道内的压力或流速，所述比较器用于接收所述传感器传输的压力或流速的实测值，并将其与内置的标准值进行比较，所述控制单元接收到比较器的指令后控制所述超声电发生器的超声能量输出的开启或关闭、增强或降低。

优选的，所述传感器为压力传感器或流速传感器。

优选的，所述控制器还包括一连接于控制单元的时间继电器。

优选的，所述控制器对所述超声电发生器为电气控制。

本发明还揭示了一种超声乳化手术中超声能量控制系统，用于自动按需提供手术需要的超声振动能量，包括：

超声乳化手柄及耦合于其上的超声乳化针头；

所述超声乳化手柄通过超声电源线连接到超声电发生器，所述超声乳化手柄内的电声转换单元将接收到的由超声电发生器发出的电信号转变为超声频机械振动；

一真空产生装置，其一侧通过抽吸管道连接至所述超声乳化手柄，另一侧通过抽吸管道连接至一废液袋，

一注液瓶，通过注液管道连接至所述超声乳化手柄和超声乳化针头上，

所述超声能量控制系统包括至少一个控制器，

所述控制器连接于抽吸管道上并通过信号线连接于所述超声电发生器，和/或所述控制器连接于注液管道上并通过信号线连接于所述超声电发生器，所述控制器包括传感器、比较器和控制单元，所述传感器设于抽吸管道或注液管道上并用于感知所述抽吸管道或注液管道内的压力或流速，所述比较器用于接收所述传感器传输的压力或流速的实测值，并将其与内置的标准值进行比较，所述控制单元接收到比较器的指令后控制所述超声电发生器的超声能量输出的开启或关闭、增强或降低。

本发明还揭示了一种超声乳化手术中超声能量控制系统的控制方法，包括下述步骤：

步骤A:在比较器内预设正常手术时的压力或流速值为标准值X；

步骤B:传感器获取手术过程中的压力或流速的实测值Y；

步骤C：所述比较器对实测值Y与预设的标准值X进行比较；

步骤D：

D1，当传感器为压力传感器时，当压力实测值Y小于压力标准值X，控制单元向超声电发生器发出指令，控制超声电发生器输出的能量关闭或降低至预设的输出功率W1；或当传感器为流速传感器时，当流速实测值Y大于流速标准值X，控制单元向超声电发生器发出指令，控制超声电发生器输出的能量关闭或降低至预设的输出功率W1；

D2，当传感器为压力传感器时，当压力实测值Y大于压力标准值X，控制单元向超声电发生器发出指令，控制超声电发生器输出的能量开启或增强至预设的输出功率W2；或当传感器为流速传感器时，当流速实测值Y小于流速标准值X，控制单元向超声电发生器发出指令，控制超声电发生器输出的能量开启或增强至预设的输出功率W2；

步骤E：按毫秒计，重复步骤B、步骤C、步骤D，直至手术完成或人工终止。

优选的，所述步骤D中还包括一时间控制步骤，当增强输出功率持续至时间继电器的预设时间后，控制单元会强行降低或关闭超声电发生器。

优选的，所述预设时间为2秒。

本发明的有益效果体现在：可以根据白内障的软硬状态、破碎程度等由针头的堵塞状况来随时自动开启或关闭、增强或降低超声能量的输出，但继续保持抽吸的功能，使超声能量最有效地最低限度地作用于白内障上，从而有效地降低了由于超声能量过度引起的对人体组织的推斥力而提高了流动跟随性，也最大程度地提高了超声能量的利用率，降低了副作用，提高了手术的安全性。

附图说明

图1为本发明能量控制系统第一实施例的结构示意图。

图2为本发明能量控制系统第二实施例的结构示意图。

其中：1、超声乳化手柄；2、超声乳化针头；3、眼房囊袋；4、白内障组织；5、超声电发生器；6、控制器；7、真空发生装置；8、抽吸管道；9、废液袋；10、信号线；11、超声电源线；60、控制器；80、注液管道；90、注液瓶；100、信号线。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限于本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明内所描述的表达位置与方向的词，均是以器械操作者作为参照，靠近操作者的一端为近端，远离操作者的一端为远端。

参照附图1所示，本发明揭示的一种超声乳化手术中的能量控制系统，包括：超声乳化手柄1及耦合于其远端的超声乳化针头2；所述超声乳化手柄1通过超声电源线11连接到超声电发生器5，所述超声乳化手柄1内的电声转换单元将接收到的由超声电发生器5发出的电信号转变为超声频机械振动；

一真空产生装置7，其一侧通过抽吸管道8连接至所述超声乳化手柄1，另一侧通过抽吸管道连接至一废液袋9。本第一实施例中，所述抽吸管道8上连接有一个控制器6，且位于所述真空发生装置7与所述超声乳化手柄1之间。所述控制器6通过信号线10连接于所述超声电发生器5，对所超声电发生器5为电气控制。

所述控制器6具体主要包括传感器、比较器及控制单元。所述传感器为压力传感器或流速传感器，设于抽吸管道上并用于感知所述抽吸管道内的压力或流速。所述比较器内预设正常手术状态的压力或流速的标准值X，可与所述传感器获取的手术过程中的压力或流速的实测值Y进行比较。控制单元接收到比较后的结果，则向超声电发生5器发出指令，控制所述超声电发生器的超声能量输出的开启或关闭、增强或降低。

下面结合本发明的优选实施方式，对本发明所述白内障超声乳化手术中的能量控制系统的工作过程及本发明所揭示的能量控制方法进行进一步的说明。

通常的白内障超声乳化仪由主机和超声乳化手柄1等组成，超声乳化手柄1的远端耦合有超声乳化针头2。超声电发生器5通过超声电源线11输出超声频电信号到手柄1，所述超声乳化手柄1内的电声转换单元将接收到的由超声电发生器5发出的电信号转变为超声频机械振动，其超声能量则通过超声乳化手柄1传到耦合的超声乳化针头2上。

在进行手术时，启动能量控制系统。随着手术的开始，超声乳化针头2在超声乳化手柄1的作用下，作用于眼房囊袋3的白内障组织4上，使白内障组织4乳化、破碎、松动。当真空发生器7将眼房囊袋3内的白内障组织4吸附到针头前端面时，由于超声振动而乳化、破碎、松动的白内障组织4的碎块被流畅地吸出，经由抽吸管道8到达废液袋9里。

随着被乳化、破碎、松动的白内障组织4沿所述抽吸管道8里的液体的流动，抽吸管道8里的压力也在进行着变化，同时，抽吸管道8里的液体的流速也在发生着变化。

当乳化、破碎、松动的白内障组织4被流畅地吸出时，抽吸管道8内的压力小，液体的流速大；此时，不需要超声振动能量对眼房囊袋3内的白内障组织进行作用；当白内障组织硬到一定程度时，不能从超声乳化针头2的远端吸入时，反而是对从超声乳化针头2进行了堵塞，此时，抽吸管道8内的真空升高，液体的流速也变小，所以需要足够的能量作用于眼房囊袋3内的白内障组织，才能使其乳化、破碎、松动，手术才得以继续进行。

因此，我们可以根据手术过程中白内障的软硬状态或破碎程度，来随时自动控制超声能量输出的开启或关闭、增强或降低。本发明的控制方法，包括下述步骤：

步骤A:在比较器内预设正常手术时的压力或流速值为标准值X；

步骤B:传感器获取手术过程中的压力或流速的实测值Y；

步骤C：所述比较器对实测值Y与预设的标准值X进行比较；

步骤D：

D1，当传感器为压力传感器时，当压力实测值Y小于压力标准值X，控制单元向超声电发生器发出指令，控制超声电发生器输出的能量关闭或降低至预设的输出功率W1；或当传感器为流速传感器时，当流速实测值Y大于流速标准值X，控制单元向超声电发生器发出指令，控制超声电发生器输出的能量关闭或降低至预设的输出功率W1；

D2，当传感器为压力传感器时，当压力实测值Y大于压力标准值X，控制单元向超声电发生器发出指令，控制超声电发生器输出的能量开启或增强至预设的输出功率W2；或当传感器为流速传感器时，当流速实测值Y小于流速标准值X，控制单元向超声电发生器发出指令，控制超声电发生器输出的能量开启或增强至预设的输出功率W2；

步骤E：按毫秒计，重复步骤B、步骤C、步骤D，直至手术完成或人工终止。

上述步骤D中，降低或增强至预设的输出功率的调节过程，可为阶梯性调节也可为线性调节。具体为：当超声乳化针头2堵塞时，传感器就会感应到真空压力的升高或抽吸管道内流速的降低，当压力实测值Y>阈值压力值X，或流速实测值<阈值流速值X，就开启（若预先关闭的话）或增强（若预先较低的话）超声功率输出，其功率改变为阶梯性调节也可为线性调节。

当白内障组织4被破碎、乳化、松动而吸出时，传感器也会感应到真空压力的降低或抽吸管道内流速的增加，当压力实测值Y<阈值压力值X，或流速实测值Y>阈值流速值X，就关闭或降低超声功率的输出，其功率改变也同样为阶梯性调节也可为线性调节。

在某些特殊的情况下，如白内障过硬或其他障碍导致感应测量值长时无法低于预先设定的阈值时，如果超声一直开启可能会导致超声产生的热量滞留在眼房内或切口处而造成手术损伤，所以有必要在这种高于阈值的状态下在超声电发生器5的工作过程中加一定时控制，通常少于2秒。因此在本发明中，所述步骤D中还包括一时间控制步骤，当增强或降低输出功率持续至时间继电器的预设时间（设为2秒）后，控制单元会强行降低或关闭超声电发生器。相反，如果感应测量值长时低于阈值的状态，说明这种情况不需要高强度的超声或根本不需要超声，也就没有必要提高或开启超声，从而最大限度的降低了超声的用量，这也是本发明的一个有益之处。

在手术过程中，传感器按毫秒计实时地对抽吸管道8内压力或流速进行检测，比较器也在实时地判定比较标准值和实测值的结论下，超声电发生器5在控制单元的命令下如上所述的反复进行开启或关闭、加强或降低超声能量的输出，直至完成手术过程或人工终止。

如此由针头的堵塞状况来自动开启或关闭超声，使超声能量最有效地最低限度地作用于白内障上，从而有效地降低了由于超声流引起的对组织的推斥力而提高了流动跟随性，也最大程度地提高了超声能量的利用率，降低了副作用，提高了安全性。

图2揭示了本发明的第二实施例，与第一实施例不同的是：还包括一个注液瓶90，通过注液管道80连接至所述超声乳化手柄1和超声乳化针头2上。所述注液管道上同样设置有一个控制器60，该控制器60的结构形式与第一实施例中的控制器6完全一致，包括传感器、比较器和控制单元，所述传感器设于注液管道80上并用于感知所述注液管道80内的压力或流速，所述比较器用于接收所述传感器传输的压力或流速的实测值，并将其与内置的标准值进行比较，所述控制单元接收到比较器的指令后控制所述超声电发生器的超声能量输出的开启或关闭、增强或降低。所述传感器为压力传感器或流速传感器。

当真空将眼房囊袋3内的白内障组织4吸附到针头前端面时，由于超声振动而乳化、破碎、松动将碎块和眼房液体一并吸出，经由抽吸管道8到达废液袋9里。注液瓶90通过注液管道80将液体如生理盐水注入眼房3内，来维持眼房3压力的平衡，避免眼房3因液体的吸出而的塌陷。而本实施例中，在抽吸管道8和注液管道80上均安装控制器6、60的传感器，当然也可以仅仅在注液管道80上安装控制器60的传感器，或像第一实施例一样仅仅在抽吸管道8上安装控制器6的传感器，如压力或流速传感器。

当仅仅在注液管道80上安装控制器60时，该控制器60的工作过程与第一实施例的控制器6的工作过程相似，唯一区别在于：该控制器60获取的是注液管道80的压力或流速的实测值Y，当传感器感应到真空压力的升高或抽吸管道内流速的降低，即当传感器感应到真空压力的升高或抽吸管道内流速的降低时，即当压力实测值Y>阈值压力值X，或流速实测值<阈值流速值X，就开启（若预先关闭的话）或增强（若预先较低的话）超声功率输出，其功率改变为阶梯性调节也可为线性调节。当白内障组织4被破碎、乳化、松动而吸出时，传感器也会感应到真空压力的降低或抽吸管道内流速的增加，当压力实测值Y<阈值压力值X，或流速实测值Y>阈值流速值X，就关闭或降低超声功率的输出，其功率改变也同样为阶梯性调节也可为线性调节。

当在抽吸管道8和注液管道80上均安装控制器6、60的传感器时，只要其中一个控制器6、60达到改变超声功率的条件后，即驱动超声电发生器5开关或改变超声功率。

本发明中，利用简单的压力或流量阈值，只是一个定值，来触发超声发生的开关，或超声能量的增加、降低，实现简单方便。另外，也不需采用现有技术的脉冲技术，而只要简单的阶梯性调节或线性调节超声能量，可靠有效。另外，提供的定时模式，控制单元会强行降低或关闭超声电发生器，可最有效地利用超声能量；最大限度地降低超声能量，甚至不用；避免伤口烧灼；降低内皮细胞的损伤率。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种超声乳化手术中超声能量控制系统，用于自动按需提供手术需要的超声振动能量，包括：

超声乳化手柄（1）及耦合于其上的超声乳化针头（2）；

所述超声乳化手柄（1）通过超声电源线（11）连接到超声电发生器（5），所述超声乳化手柄（1）内的电声转换单元将接收到的由超声电发生器（5）发出的电信号转变为超声频机械振动；

一真空产生装置（7），其一侧通过抽吸管道（8）连接至所述超声乳化手柄（1），另一侧通过抽吸管道（8）连接至一废液袋（9），

一注液瓶（90），通过注液管道（80）连接至所述超声乳化手柄（1）和超声乳化针头（2）上，

其特征在于， 包括一个控制器（60），所述控制器（60）连接于注液管道（80）上并通过信号线（100）连接于所述超声电发生器（5），所述控制器（60）包括传感器、比较器和控制单元，所述传感器设于抽吸管道（8）或注液管道（80）上并用于感知所述抽吸管道（8）或注液管道（80）内的压力或流速，所述比较器用于接收所述传感器传输的压力或流速的实测值，并将其与内置的标准值进行比较，所述控制单元接收到比较器的指令后控制所述超声电发生器（5）的超声能量输出的开启或关闭、增强或降低。

2.一种超声乳化手术中超声能量控制系统，用于自动按需提供手术需要的超声振动能量，包括：

超声乳化手柄（1）及耦合于其上的超声乳化针头（2）；

所述超声乳化手柄（1）通过超声电源线（11）连接到超声电发生器（5），所述超声乳化手柄（1）内的电声转换单元将接收到的由超声电发生器（5）发出的电信号转变为超声频机械振动；

一真空产生装置（7），其一侧通过抽吸管道（8）连接至所述超声乳化手柄（1），另一侧通过抽吸管道（8）连接至一废液袋（9），

一注液瓶（90），通过注液管道（80）连接至所述超声乳化手柄（1）和超声乳化针头（2）上，

其特征在于，包括第一控制器（6）和第二控制器（60），所述第一个控制器（6）连接于抽吸管道（8）上并通过信号线（10）连接于所述超声电发生器（5），和所述第二控制器（60）连接于注液管道（80）上并通过信号线（100）连接于所述超声电发生器（5），

所述第一控制器（6）和所述第二控制器（60）均包括传感器、比较器和控制单元，

所述传感器设于抽吸管道（8）或注液管道（80）上并用于感知所述抽吸管道（8）或注液管道（80）内的压力或流速，所述比较器用于接收所述传感器传输的压力或流速的实测值，并将其与内置的标准值进行比较，所述控制单元接收到比较器的指令后控制所述超声电发生器（5）的超声能量输出的开启或关闭、增强或降低。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的超声乳化手术中超声能量控制系统，其特征在于：所述传感器为压力传感器或流速传感器。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的超声乳化手术中超声能量控制系统，其特征在于：所述第一控制器（6）和所述第二控制器（60）均还包括一连接于控制单元的时间继电器。