CN104661624B - 超声乳化系统中的压力控制 - Google Patents

Abstract

一种外科手术系统包括：加压式冲洗流体源；冲洗管线，其流体地耦接到所述加压式冲洗流体源；手件，其流体地耦接到所述冲洗管线；冲洗压力传感器，其安置在所述加压式冲洗流体源或冲洗管线处，或者沿着所述加压式冲洗流体源或冲洗管线而安置；以及控制器，其用于控制所述加压式冲洗流体源。所述控制器基于来自所述冲洗压力传感器的读数和通过补偿因数所修改的估计流量值来控制所述加压式冲洗流体源。

Description

超声乳化系统中的压力控制

发明背景

本发明涉及超声乳化外科手术，并且更详细而言，涉及外科手术中的控制流体流动。

人眼的功能在于借助清晰外表部分(称为角膜)来透射光线，并且通过晶状体将影像聚焦在视网膜上，从而提供视觉。聚焦影像的质量取决于许多因素，包括眼睛的大小和形状以及角膜和晶状体的透明性。当年龄或疾病导致晶状体变得不太透明时，视觉会变差，这是因为可以透射到视网膜上的光线减少的缘故。眼睛晶状体的这种缺陷医学上称为白内障。针对这种状况的公认疗法是晶状体的外科手术摘除，以及用人工眼内晶片(IOL)来替换晶状体功能。

在美国，大多数白内障晶状体通过一种称为超声乳化的外科手术技术加以摘除。适合于对白内障晶状体进行超声乳化手术的典型外科手术器械包括超声驱动的超声乳化手件、由冲洗套筒围绕的附接中空切割针和电子控制台。手件通过电缆和挠性管而附接到控制台。借助电缆，控制台会改变手件传输给附接切割针的功率电平。挠性管借助手件而将冲洗流体供应给外科手术部位，并且从眼睛中汲取抽吸流体。

在超声乳化手术中，切割针的尖端和冲洗套筒的末端借助眼睛外部组织中的小切口而插入到眼睛的前段。外科医生用切割针的尖端接触眼睛的晶状体，从而使得振动尖端将晶状体变成碎块。所产生的碎块与所述手术中提供给眼睛的冲洗流体一起，借助切割针的内部钻孔而从眼睛中吸出并进入到废物储槽。

在整个手术中，冲洗流体灌入到眼睛中，经过冲洗套筒和切割针之间，并在冲洗套筒的尖端处和/或从形成于冲洗套筒末端附近中的一个或多个通口或开口离开而进入眼睛中。这个冲洗流体是至关重要的，因为其会在乳化晶状体摘除中防止眼睛萎陷。冲洗流体也会保护眼睛组织免受超声切割针的振动所产生的热量的伤害。此外，冲洗流体使乳化晶状体的碎块悬浮而便于从眼睛中抽吸。

常规系统采用悬挂在静脉(IV)注射杆上的装有流体的瓶子或袋子作为冲洗流体源。冲洗流动速率以及眼睛上的对应流体压力通过控制IV注射杆在外科手术部位上方的高度来调节。例如，升高IV注射杆会导致水头压力的对应增加和眼睛上流体压力的增加，从而导致冲洗流动速率的对应增加。同样地，降低IV注射杆会导致眼睛上压力的对应下降以及对眼睛的对应冲洗流动速率的下降。

流体从眼睛中的抽吸流动速率通常由抽吸泵加以调节。泵动作产生穿过切割针内部钻孔的抽吸流动。抽吸流动会使得在抽吸管线中建立真空。抽吸流动和/或真空设置成针对晶状体摘除而实现期望的工作效果。IV注射杆高度和冲洗泵被调节成努力保持眼睛内外科手术部位上相对恒定的流体压力，从而实现恰当的眼内腔平衡。

虽然眼睛中恒定的流体压力在超声乳化手术中是合乎需要的，但是超声乳化手术中的相应普遍现象会由于整个外科手术过程中一直发生的变化流动速率而引起。变化流动速率导致从冲洗流体供应处到眼睛的冲洗流体路径中变化的压力损失，进而引起前房中压力(也称为眼内压力或IOP)的改变。更高的流动速率导致更大的压力损失和更低的IOP。随着IOP降低，眼睛内的操作空间会减小。

超声乳化流程中的另一普遍并发症是由于抽吸针的堵塞或闭塞而引起。随着冲洗流体和乳化组织借助中空切割针而被抽离眼睛的内部，大于针钻孔直径的组织碎片可能阻塞针的尖端。当尖端阻塞时，真空压力便建立在尖端内。阻塞清除时眼睛前房中所产生的压降称为闭塞后涌动。在一些情形中，这种闭塞后涌动可能使得相对较大量的流体和组织被过快地吸出眼睛，从而潜在地导致眼睛萎陷和/或导致晶状体囊撕裂。

各种技术都已尝试减少这种涌动，如通过使抽吸管线通气或以其它方式限制抽吸系统中负压的建立。然而，仍然需要改进的超声乳化装置，包括减少闭塞后涌动以及在变化流动条件下保持稳定IOP的冲洗系统。

发明概要

在符合本发明原理的一个实施方案中，本发明是一种外科手术系统，其包括：加压式冲洗流体源；冲洗管线，其流体地耦接到所述加压式冲洗流体源；手件，其流体地耦接到所述冲洗管线；冲洗压力传感器，其安置在所述加压式冲洗流体源或冲洗管线中，或者沿着所述加压式冲洗流体源或冲洗管线而安置；和控制器，其用以控制所述加压式冲洗流体源。所述控制器基于来自所述冲洗压力传感器的读数以及通过补偿因数所修改的估计流量值来控制所述加压式冲洗流体源。

所述外科手术系统也可以包括显示器和控制器输入装置。所述控制器输入装置可以接收期望的眼内压力值，并且所述控制器可以控制所述加压式冲洗流体源，从而保持所述期望的眼内压力值。所述控制器输入装置可以接收期望的眼内压力范围，并且所述控制器可以控制所述加压式冲洗流体源，从而保持所述期望的眼内压力范围。所述控制器可以基于来自所述冲洗压力传感器、源压力传感器或所述抽吸压力传感器的读数，或者根据通过所述补偿因数所修改的估计流量值来计算眼睛的眼内压力。所述控制器也可以基于来自所述冲洗压力传感器的读数、来自所述源压力传感器的读数以及所述冲洗管线的阻抗来计算所述估计流量值。

所述系统也可以包括：抽吸管线，其流体地耦接到所述手件；抽吸压力传感器，其安置在所述抽吸管线处或者沿着所述抽吸管线而安置；和抽吸泵，其被配置成借助所述抽吸管线来汲取流体。在这类情形中，所述控制器可以基于来自所述抽吸压力传感器的读数、可由所述抽吸泵达成的最大泵真空以及所述抽吸泵的阻抗来计算所述估计流量值。

所述系统也可以包括装纳流体的挠性袋和两个对立板。所述挠性袋可以安置于所述两个对立板之间。在这类情形中，所述控制器可以基于所述两个对立板的行进或动作来计算所述估计流量值。

在一些实施方案中，所述补偿因数可以基于切口泄漏和/或套筒压缩、针对手术所选定的针和套筒或者所述针和套筒组合的流动特性。所述控制器输入装置可以接收针和套筒信息，并且所述控制器使用所述针和套筒信息来选择或计算所述补偿因数。所述控制器输入装置可以将所述补偿因数作为来自用户的输入而加以接收。

所述控制器可以使用来自所述抽吸压力传感器的读数来确定是否存在闭塞或者是否发生闭塞突破。在这类情形中，所述控制器可以控制所述加压式冲洗流体源，以便适应由于所述闭塞或所述闭塞突破而产生的流体流量变化。所述控制器可以使用来自所述冲洗压力传感器的读数来确定是否存在闭塞或者是否发生闭塞突破。在这类情形中，所述控制器可以控制所述加压式冲洗流体源，以便适应由于所述闭塞或所述闭塞突破而产生的流体流量变化。

在本发明的其它实施方案中，一种外科手术系统包括：加压式冲洗流体源，所述加压式冲洗流体源包括安置于两个对立板之间的挠性袋，所述挠性袋容纳流体；位置传感器，其安置在所述两个对立板中的一个板中或一个板上，所述位置传感器用于确定所述两个对立板之间的距离；致动器，其用于移动所述两个对立板中的至少一个板，从而压挤所述挠性袋；和控制器，其用于控制所述对立板的相对移动。所述控制器接收来自所述位置传感器的读数，确定所述板之间的距离，并且提供所述挠性袋中流体量的估计。

在本发明的其它实施方案中，一种外科手术系统包括：加压式冲洗流体源，所述加压式冲洗流体源包括安置于两个对立板之间的挠性袋，所述挠性袋容纳流体，铰接板安置在所述两个对立板中的一个板的表面上；源压力传感器，其安置在所述铰接板的面部和所述两个对立板中的一个板的面部之间，从而使得所述铰接板的所述面部将所述源压力传感器压抵所述两个对立板中的一个板的所述面部。

应了解，上文的一般描述与下文的详细描述均仅仅是例示性和解释性的，并且意在对所申请保护的本发明提供进一步的解释。下文的描述以及本发明的实践阐述并表明本发明的额外优势和目的。

在符合本发明原理的一个实施方案中，一种控制具有流体流动路径的外科手术系统的方法包括：接收来自沿着所述流体流动路径而安置的冲洗压力传感器的压力读数；计算通过所述外科手术系统的估计流体流量；利用补偿因数来修改所述估计流体流量；以及，基于所述压力读数和通过所述补偿因数所修改的估计流体流量来控制加压式冲洗流体源。

在本发明的其它实施方案中，所述方法也可以包括下述步骤中的一个或多个步骤：接收期望的眼内压力值；和，控制所述加压式冲洗流体源，从而保持所述期望的眼内压力值；接收期望的眼内压力范围；和，控制所述加压式冲洗流体源，从而保持所述期望的眼内压力范围；基于来自所述冲洗压力传感器的读数而计算眼睛的眼内压力；基于通过所述补偿因数所修改的估计流量值而计算眼睛的眼内压力；接收来自沿着所述流体路径而安置的抽吸压力传感器的读数、可由所述抽吸泵达成的最大泵真空以及所述抽吸泵的阻抗；和，基于来自所述抽吸压力传感器的读数与可由所述抽吸泵达成的最大泵真空之间的差异来估计相应流动；接收来自所述冲洗压力传感器的读数、来自源压力传感器的读数，以及所述源压力传感器和所述冲洗压力传感器之间的所述流体流动路径的阻抗；和，基于来自所述冲洗压力传感器的读数与来自所述源压力传感器的读数之间的差异来估计相应流动；接收来自用户的补偿因数；接收针和套筒信息；和，使用所述针和套筒信息来选择或计算所述补偿因数；接收来自沿着所述流体路径而安置的抽吸压力传感器的压力读数；和，使用来自所述抽吸压力传感器的压力读数来确定是否存在闭塞或者是否发生闭塞突破；适应由于所述闭塞或所述闭塞突破而产生的流体流量变化；接收来自所述冲洗压力传感器的压力读数；和，使用来自所述冲洗压力传感器的所述压力读数来确定是否存在闭塞或者是否发生闭塞突破。

在符合本发明原理的其它实施方案中，一种计算切口泄漏的方法包括：计算冲洗流体流量；计算抽吸流体流量；和，从计算的冲洗流体流量中减去计算的抽吸流体流量；其中，计算的冲洗流体流量和计算的抽吸流体流量是根据差压测量加以确定。

附图简述

并入本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出本发明的若干实施方案，并与相应描述一起用来解释本发明的原理。

图1为根据本发明原理的、包括加压式冲洗源的超声乳化系统的流体路径中的部件的图。

图2为根据本发明原理的加压式冲洗流体源。

图3和图4描绘根据本发明原理的加压式冲洗流体源的铰接压力传感器布置。

图5为加压式冲洗流体源控制系统中的系统部件的图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的例示性实施方案，这些实施方案的示例在附图中示出。只要可能，在全部附图中都使用相同参考数字来指代相同或相似部分。

图1为根据本发明原理的、包括加压式冲洗源的超声乳化系统的流体路径中的部件的图。图1描绘白内障外科手术中通过眼睛1145的流体路径。所述部件包括加压式冲洗流体源1105、源压力传感器1110、冲洗压力传感器1130、三通阀1135、冲洗管线1140、手件1150、抽吸管线1155、抽吸压力传感器1160、排气阀1165、泵1170、储槽1175以及引流袋1180。冲洗管线1140在白内障外科手术中向眼睛1145提供冲洗流体。抽吸管线1155在白内障外科手术中从眼睛清除流体和乳化晶状体颗粒。

当冲洗流体离开加压式冲洗流体源1105时，其经过冲洗管线1140并且进入眼睛1145中。冲洗压力传感器1130测量冲洗管线1140中冲洗流体的压力。冲洗压力传感器1130可以沿着冲洗管线1140或冲洗流体路径而安置在任何地方。如果安置在靠近眼睛1145的地方，冲洗压力传感器也可以并入到手件1150的冲洗路径中。在一些情况下，冲洗管线1140可以穿过并且包括射流卡盒中的路径。在这种情形中，冲洗压力传感器1130可以安置在射流卡盒中。处于这种描述的目的，冲洗管线1140可以包括挠性管、穿过射流卡盒的路径、刚性管，或者载送冲洗流体从加压式冲洗流体源1105穿过手件1150并进入到眼睛1145中的其它射流通路。源压力传感器1110也测量加压式冲洗流体源1105处的冲洗流体的压力。提供三通阀1135用于冲洗的开/关控制，并且用于提供通向引流袋1180的路径。冲洗压力传感器1130和源压力传感器1110由许多市场上可以买到的流体压力传感器中的任何传感器加以实施。冲洗压力传感器1130和/或源压力传感器1110向操作加压式冲洗流体源1105的控制器(图5中所示)提供压力信息。加压式冲洗流体源1105控制离开其的冲洗流体的压力和/或流动速率。

在本发明的一些实施方案中，加压式冲洗流体源1105包括装纳冲洗流体的挠性袋。在这种情形中，袋可以被压挤，从而对其所装纳的流体进行加压。例如，所述袋可以安置在两个对立板之间，所述两个对立板一起进行压迫，从而向所述袋的内装物加压(如图2中更为全面描述的)。在另一示例中，挠性带围绕所述袋，而且进行拉紧来压挤所述袋并向其内装物加压。在本发明的其它实施方案中，加压式冲洗流体源1105包括可以加压的瓶子或其它容器。在本发明的进一步实施方案中，使用泵或压缩气体对加压式冲洗流体源1105进行加压。

源压力传感器1110可以是单个压力传感器或一系列压力传感器。源压力传感器1110可以接触加压式冲洗流体源1105，从而确定其内装物的压力。例如，当加压式冲洗流体源1105为安置于两个对立板之间的挠性袋时，源压力传感器1110可以安置在所述板中邻近于所述袋的一个板上。随着所述板行进，所述袋被加压，并且源压力传感器1110测量压力。在这种情形中，源压力传感器1110可以是安置在板上的一系列传感器或安置在板上的单个传感器。在另一示例中，可以使用铰接板，如图4中更为全面描述的。

图2将加压式冲洗流体源1105描绘成安置在两个对立板1106和1107之间的挠性袋1109(例如，IV袋)。所述两个板中的一个板1106或1107可以固定，而另一个板加以行进来压缩或压挤挠性袋1109。例如，板1106可以固定，而板1107可以行进而压缩挠性袋1109。在图3中，板1106在朝向挠性袋1109的表面上安置有一系列源压力传感器1110。以这样的方式，来自四个所描绘的源压力传感器1110中的每一个传感器的读数可以引致更为精确的压力读数。在这个示例中，读数可以从四个源压力传感器1110中的每一个传感器取得，并且读数会取平均值或者不当读数会丢弃。在图4中，源压力传感器1110(或一系列传感器)安置在铰接板1108下方的板1106上。铰接板1108的平坦表面接触源压力传感器1110。在一些情形中，当挠性袋在板1106和1107之间受到压挤时，挠性袋1109的表面可以变成褶皱的或具有折痕。如果某个褶皱或折痕位于源压力传感器1110处，那么这些褶皱或折痕可能引致不精确的压力读数。使用如图3中所示的一系列传感器是一种克服这个问题的方式。使用铰接板1108是另一种方式。当使用铰接板1108时，平坦均匀表面总是接触源压力传感器1110。

图5为表示超声乳化机的一些部件的方块图。图5展示冲洗管线1140，处于冲洗管线1140中、沿着冲洗管线1140或与冲洗管线1140相关联的冲洗压力传感器1130，抽吸管线1155，处于抽吸管线1155中、沿着抽吸管线1155或与抽吸管线1155相关联的抽吸压力传感器1160，手件1150，控制器1230，流动命令输入装置1210(例如，脚踏板)，显示器1220，以及用于键入数据或命令而对系统进行编程的关联控制器输入装置1240。

冲洗管线1140延伸于加压式冲洗流体源1105和手件1150之间，并且在外科手术过程中载送流体到手件1150而用于冲洗眼睛(如图1中所示)。在一个示例中，无菌流体为盐水流体，然而，也可以使用其它流体。冲洗管线1140的至少一部分可以由挠性管形成，而且在一些实施方案中，路径1140由多个区段形成，其中一些区段是刚性的而其它区段是挠性的。

冲洗压力传感器1130与冲洗管线1140相关联，并且执行测量冲洗管线1140中冲洗压力的功能。在一些实施方案中，传感器1130为被配置来检测当前压力条件的压力传感器。传感器1130将指示感应压力的信号递送给控制器1230。一旦接收到，控制器1230便处理接收到的信号，从而确定测量压力是否高于或低于期望压力还是处于预先确立的期望压力范围内。尽管描述成压力传感器，但是冲洗压力传感器1130也可以是另一种类型的传感器，如检测实际流体流量的流量传感器，而且可以包括额外传感器来监控额外参数。在一些实施方案中，传感器1130包括其自身的处理功能，并且所处理的数据随后递送给控制器1230。

抽吸管线1155从手件延伸到引流储槽1180(如图1中所示)。抽吸管线1155将用来冲刷眼睛的流体以及乳化颗粒载走。

抽吸压力传感器1160与抽吸管线1155相关联，并且执行测量抽吸管线1155中废弃流体压力的功能。类似于上文所述的传感器1130，传感器1160可以为被配置来检测当前压力条件的压力传感器。其将指示感应压力的信号递送给控制器1230。类似于传感器1130，传感器1160可以是另一种合适类型的传感器，如检测实际流体流量的流量传感器，而且可以包括额外传感器来监控额外参数。

手件1150可以为载送冲洗流体到外科手术部位的超声手件。手件按照本领域已知的方式加以配置，从而取决于所执行的应用和手术来接纳不同的针或设备并且与不同的针或设备一起运作。应注意，尽管论述超声手件，但是本发明的原理意在涵盖玻璃体切割器手件或本领域已知的其它手件的使用。仅仅为了便于参考，本申请将只提及手件1150，应认识到所述系统与其它手件以类似的方式进行运作。

在所展示的示例中，流体命令输入装置1210通常为脚踏板。其可接收指示期望流动速率、期望压力或其它流体特性的输入。其被配置成借助多个主要控制设置来控制机器的操作设置，包括控制主要控制设置中的每个控制设置内的冲洗流动速率或压力。在一些实施方案中，流动命令输入装置并不是脚踏板，而是另一输入装置，其安置在机器上的其它地方。

控制器输入装置1240允许用户键入影响系统编程的数据或命令。在这个实施方案中，控制器输入装置1240与显示器1220相关联。然而，其可以按照本领域已知的方式直接与控制器相关联。例如，在一些实施方案中，控制器输入装置1240是标准计算机键盘、标准指向装置(如鼠标或轨迹球)、触摸屏或其他输入装置。

如从图5中明显看出的，控制器1230与显示器1220、流动命令输入装置1210、手件1150、冲洗压力传感器1130、抽吸压力传感器1160以及控制器输入装置1240相通信。其经过配置或编程而基于预先确立的程序或序列来控制加压式冲洗系统。

在使用中，控制器1230被配置成接收来自冲洗压力传感器1130的信号并且处理所述信号，从而确定所检测的冲洗压力是否超出可接受的范围还是高于或低于可接受的临界值。如果控制器1230检测到不可接受的冲洗压力，那么其便控制加压式冲洗系统来将压力校正到期望范围。同样地，在另一示例中，控制器1230被配置成接收来自抽吸压力传感器1160的信号并且处理所述信号，从而确定所检测的压力是否超出可接受的范围还是高于或低于可接受的临界值。如果控制器1230检测到不可接受的压力，那么其便控制加压式冲洗系统来将压力校正到期望范围。以这样的方式，冲洗压力传感器1130和/或抽吸压力传感器1160可以用来控制眼睛中的流体压力(IOP)。

返回到图1，抽吸压力传感器1160测量抽吸管线1155或抽吸通路中的压力。抽吸压力传感器1160可以沿着抽吸管线1155或抽吸通路而安置在任何地方。如果安置在靠近眼睛1145的地方，那么抽吸压力传感器可以安置在手件1150中。抽吸压力传感器1160是由许多市场上可以买到的流体压力传感器中的任何传感器加以实施。抽吸压力传感器1160向操作加压式冲洗流体源1105的控制器(图5中所示)提供压力信息。

手件1150在超声乳化手术中放置在眼睛1145中。手件1150具有中空针，其在眼睛中进行超声振动而使患病的晶状体破碎。安置在针周围的套筒从冲洗管线1140提供冲洗流体。冲洗流体穿过针外部和套筒内部之间的空间。流体和晶状体颗粒借助中空针而进行抽吸。以这样的方式，中空针的内部通道流体地耦接到抽吸管线1155。泵1170从眼睛1145中汲取抽吸流体。抽吸压力传感器1160测量抽吸管线中的压力。可选排气阀可以用来对泵1170所建立的真空进行排气。抽吸流体穿过储槽1175并且进入到引流袋1180中。

在超声乳化手术中，手件1150上的针尖端可能会被晶状体颗粒堵住。这会产生称为闭塞的情况。在闭塞中，一般从眼睛中抽吸较少流体，并且抽吸管线1155中的真空压力由于闭塞而增加。因此，在闭塞中，抽吸压力传感器1160检测存在于抽吸管线1155中的增加的真空。当闭塞突破时(也就是，当引起闭塞的晶状体颗粒由超声针加以破碎时)，会发生涌动。抽吸管线1155中的增加的真空对来自眼睛的流体产生突然的需求，从而导致IOP的迅速降低和眼睛内操作空间的变窄。这可能引致眼睛各种结构受到损害的危险情况。

在闭塞突破后，抽吸压力传感器1160检测抽吸管线1155中的压降。同样地，冲洗压力传感器1130也检测抽吸管线1140中由于闭塞突破而发生的压降。来自冲洗压力传感器1130和/或抽吸压力传感器1160的信号可以由控制器1230加以使用而控制冲洗源1105，如下文更为完整描述的。

本发明的加压式冲洗系统能够响应于增加冲洗管线1140中的冲洗压力而引起的闭塞突破所导致的涌动。当突破闭塞和发生涌动时，加压式冲洗流体源1105会响应式地增加冲洗流体的压力。增加加压式冲洗流体源1105的冲洗压力满足闭塞突破所导致的增加的流体需求。以这样的方式，眼睛1145中的压力和所产生的操作空间可以保持在相对恒定的数值上，所述数值可以由外科医生进行选择。

同样地，当发生闭塞时，冲洗压力随着从眼睛中抽吸的流体减少而增加。冲洗压力传感器1130所检测的冲洗流体压力增加，可以用来控制加压式冲洗流体源1105，从而调节眼睛1145中的压力，也就是，将眼睛1145中的压力保持在可接受的范围内。在这类情形中，抽吸压力传感器1160也可以检测闭塞的存在，并且来自其的读数由控制器1230加以使用而控制加压式冲洗源1105。在这种情形中，加压冲洗流体源1105中的压力并未增加，而是仍然保持不变或下降。

一般而言，加压式冲洗流体源1105的控制是基于两个参数：(1)压力读数；和(2)基于穿过系统的流量而进行的冲洗流量估计(或穿过系统的实际流量的测量)。压力读数可以来自冲洗压力传感器1130(也就是冲洗管线中的压力)、抽吸压力传感器1160(也就是抽吸管线中的压力)或者源压力传感器1110(也就是加压式冲洗源中的压力)。

在本发明的一个实施方案中，加压式冲洗流体源1105的控制可以基于穿过系统的、通过补偿因数所修改的冲洗压力和流量(如下文所详细描述的)。冲洗压力可以用来针对闭塞突破进行控制，并且保持恒定的IOP。冲洗流量也决定IOP。穿过系统的、通过补偿因数所修改的流量(其等同于冲洗流量)可以用来针对切口泄漏和套筒压缩进行控制。这些参数可以在所述手术中共同地用来保持恒定的IOP。

穿过系统的估计流量一般是来自加压式冲洗源1105的流体流量，其穿过冲洗管线1140、穿过手件1150、进入眼睛1145中、流出眼睛1145、穿过手件1150、穿过抽吸管线1155并且进入引流袋1180中。在操作中，流体也可能由于来自眼睛1145的泄漏或手件1150的针所插入的伤口(也称为“切口泄漏”)而从系统中发生损失。以这样的方式，系统中总的流体流量等于流过眼睛的流体减去由于切口泄漏而损失的流体。

估计流体流量可以基于许多不同的计算结果。例如，流量可以通过下述方面中的任何方面加以估计：

(1)用来计算流量的差压测量可以基于抽吸压力传感器读数加上泵阻抗，再加上抽吸泵所获得的最大真空。可以通过抽吸压力传感器1160处的测量抽吸压力、可以由泵1170所建立的最大真空和泵阻抗之间的差异，从而计算相应流量。泵1170的阻抗是已知参数，并且泵所建立的最大真空可以如同抽吸压力一样(通过抽吸压力传感器1160)进行精确测量。以这样的方式，通过流体路径中两个压力的差异以及这个路径的阻抗而估计相应流量。在这种情形中，所述两个压力是抽吸压力传感器1160所测量的压力以及可由泵1170达成的最大压力。这个示例中的阻抗是泵1170的阻抗。

(2)用来计算流量的差压测量，可以基于源压力传感器1110处所测量的源压力、抽吸压力传感器1130处所测量的冲洗压力，以及从冲洗源1105到冲洗压力传感器1130的冲洗管线(或冲洗路径)的阻抗。可以通过冲洗源1105和冲洗压力传感器1130之间的压力差异以及冲洗源和冲洗压力传感器之间的冲洗管线1140的阻抗，从而计算相应流量。以这样的方式，通过流体路径中两个压力的差异以及这个路径的阻抗而估计相应流量。

(3)当加压式冲洗流体源1105是安置于两个对立板1106和1107之间的挠性袋1109时(如图2中所描绘的)，板1106和1107的行进对应于穿过系统的流体流量。所述手术中使用的流体流量和/或流体容量可以直接从板1106和1107的位置进行估计。一般而言，在手术中，板1106和1107朝向彼此加以行进，从而以期望压力或流动速率来将流体压挤出挠性袋1109。离开挠性袋1109的总流体直接与对立板1106和1107的位置相关。板1106和1107越靠近在一起，便会有越多的流体离开挠性袋1109。以这样的方式，板1106和1107的位置也可以用来指示挠性袋1109中剩余的流体量，并且向外科医生提供挠性袋1109中流体液位的指示(例如，通过在显示器1220上显示流体液位)。

穿过所述系统的实际流体流量也可能受到两个不同因素的影响：切口泄漏和套筒压缩。如上文所表明的，手件1150具有安置于针周围的套筒。套筒将冲洗流体从冲洗管线1140提供到眼睛1145。冲洗流体穿过针外部和套筒内部之间的空间。流体和晶状体颗粒借助中空针而进行抽吸。在手术中，套筒和针借助小切口而插入到眼睛中。以这样的方式，套筒接触切口(或伤口)的眼睛组织。切口泄漏描述借助伤口(或者借助套筒和眼睛组织之间的空间，伤口通过这个空间而形成)而离开眼睛的流体量。在手术中，流体可以借助伤口而离开眼睛，这类流体损失离开系统(也就是，离开眼睛的流体并不穿过抽吸管线1155)。切口泄漏通常会导致少量流体的损失，进而减少穿过系统的总流量。如用算术方式加以表示的，冲洗流量＝抽吸流量+切口泄漏。

套筒压缩一般描述套筒在插入到切口中时挤抵或压向针的状况。套筒压缩在更小切口的情况下会更为频繁地发生，并且可能或可能不导致较少的切口泄漏。套筒压缩可以限制穿过系统的流体流量。因为夹挤套筒会增加系统中的流动压力，所以流量可能在存在套筒压缩时减少。

一般而言，由于切口泄漏或套筒压缩而引起的损失取决于所使用的针和套筒的类型以及外科医生的技术。针对各种针和套筒组合的流动剖面可以实验性地进行确定，并且所产生的数据并入到算法或数据库中，用以控制加压式冲洗流体源1105。或者，这类实验数据可以进行聚合，从而提供一系列的不同补偿因数(如下一段中所描述的)。在眼科医生的群体中，外科医生的技术明显不同。在手术中，一些外科医生可以按照建立更多套筒压缩的方式来移动针。外科医生也会优选针和套筒的不同尺寸以及不同的切口尺寸。这些外科医生特定因素也会影响切口泄漏和套筒压缩。

可以实施补偿因数，从而补偿导致穿过系统的流量减少的这两个不同变量：切口泄漏和套筒压缩。切口泄漏可以利用估计的切口泄漏速率因数(其可以实施为设置成默认值的偏移)加以补偿。套筒压缩可以利用估计的压缩因数加以补偿。切口泄漏速率因数和套筒压缩因数可以共同地包括补偿因数。补偿因数可以由外科医生进行调整。补偿因数可以是用来增加或减小加压式冲洗流体源1105处的压力的偏移。例如，补偿因数可以是从0到7的整数(其中0表示没有补偿，而7表示最大补偿)。

冲洗流量可以根据穿过系统的估计流量和补偿因数进行估计。因为冲洗流量一般等于抽吸流量加上切口泄漏。所以，冲洗压力可以根据补偿因数和穿过系统的估计流量进行估计。

一般而言，为了补偿由于切口泄漏和套筒压缩而引起的减小流量(或损失)，加压式冲洗流体源1105中的压力会略微增加。压力的这类增加可以实施于基于补偿因数的算法中。在上述示例中，外科医生可以选择3作为补偿因数，从而针对切口泄漏和套筒压缩提供中等补偿。在这个示例中，补偿因数设置为3可以对应于加压式冲洗流体源1105处压力的略微增加。换句话而言，加压式冲洗流体源1105的基线压力会略微增加来补偿这些因数。

在另一示例中，补偿因数可以通过默认偏移值加以实施，所述默认偏移值可以由外科医生进行调整。标称常数可以是所述算法中的默认偏移值。外科医生可以通过相应因数(表示没有补偿的0和表示双倍补偿的2之间)调整这个默认值。默认偏移值可以由与各种针和套筒组合的流动特性相关的实验数据加以确定。一些针和套筒组合比其它组合普遍得多，从而使得最普遍组合可以用来确定默认偏移值。在其它情况下，这个数据的聚合可以用来确定默认偏移值。

在另一示例中，外科医生可以经由控制器输入装置1240而键入套筒和针的类型。可以采用条形码阅读器来扫描来自包括套筒和针的外科手术包的条形码。当控制器1230接收针和套筒信息时，其可以确定与针和套筒相关联的流动特性(或者从数据库中查找流动特性)，并且选择适当的补偿因数。另外，医生偏好和/或来自之前手术的数据可以用来选择恰当的补偿因数。例如，来自之前手术的参数数据可以用来确定医生技术和调整、修改或选择补偿因数。

无论补偿因数如何确定，补偿因数都可以用来补偿流量损失。补偿因数可以用来控制加压式冲洗流体源1105，从而提供与由于切口泄漏而损失的流体相等的流体量。补偿因数可以用来控制加压式冲洗流体源1105，从而提供压力的略微增加，进而克服套筒压缩所导致的增加流动阻力。另外，因为冲洗流量决定IOP，所以补偿因数用来调整IOP以及补偿流量损失。

因此，加压式冲洗流体源1105的控制可以基于通过补偿因数所修改的、穿过系统的冲洗压力和流量。冲洗压力可以用来针对闭塞突破进行控制，并且保持相对恒定的IOP。通过补偿因数所修改的、穿过系统的流量，可以用来补偿切口泄漏和套筒压缩并且保持相对恒定的IOP。这些参数可以在所述手术中共同地用来保持相对恒定的IOP。

IOP的估计可以基于冲洗压力传感器。冲洗压力传感器和眼睛之间的压降是已知的，因为冲洗压力传感器和眼睛之间的通道的特性是已知的。例如，如果冲洗压力传感器安置在借助一段冲洗管线1140而连接到手件1150的射流卡盒中，那么这段冲洗管线1140和穿过手件1150的冲洗通路的流动阻抗都是已知的(或者可以测量)。然后，可以根据冲洗压力传感器读数来确定IOP。IOP读数也可能受到套筒压缩(因为套筒处于冲洗压力传感器与眼睛之间的冲洗路径中)和切口泄漏的影响。补偿因数可以用来针对这些损失(或阻抗变化)而调整IOP。

在本发明的一个实施方案中，外科医生选择期望的IOP。然后，加压式冲洗流体源1105受到控制来保持期望的IOP。因为IOP是基于来自冲洗压力传感器的读数，所以冲洗压力传感器1130可以用来控制加压式冲洗流体源1105。在结合冲洗压力的情况下，通过补偿因数所修改的、穿过系统的流量也可以用来控制加压式冲洗流体源1105。冲洗流量也决定IOP。通过补偿因数所修改的、穿过系统的流量等同于冲洗流量。当存在闭塞时(如冲洗压力传感器1130或抽吸压力传感器1160所检测的)，IOP可以由这个控制方案保持。在闭塞突破时(如冲洗压力传感器1130或抽吸压力传感器1160所检测的)，加压式冲洗流体源1105可以受到控制来保持相对恒定的IOP。

或者，源压力传感器1110或抽吸压力传感器1160可以用来替代上述控制方案中的冲洗压力传感器1130。

加压式冲洗流体源1105的控制也可以在三种不同的状态下进行描述：稳定状态(当针没有闭塞并且穿过系统的流量相对恒定时)；闭塞状态(当针被堵住并且很少或没有流量穿过系统时)；以及闭塞突破或涌动(当突然、迅速的流量穿过系统时)。每个状态的示例进行描述。

例如，在稳定状态下，加压式冲洗流体源1105受到控制来保持选定的IOP。冲洗压力传感器1130用来提供IOP的估计。来自冲洗压力传感器1130的压力读数由控制器1230进行接收。期望的IOP也由控制器1230进行接收。控制器指导加压式冲洗流体源1105的操作，从而保持期望的IOP。在稳定状态下，控制器通常指导加压式冲洗流体源1105在相对恒定的压力下提供流体，从而保持IOP。另外，控制器计算通过补偿因数所修改的估计流体流量的值。在这个示例中，在稳定状态下，流量可以通过差压测量或通过板行进来估计。在差压测量的情况下，控制器1230接收差压测量所需要的压力读数，并且做出计算。在板行进的情况下，控制器1230接收来自位置传感器或类似装置的读数，并且确定板行进。补偿因数也由控制器接收(例如，作为外科医生所做出的输入)。因为冲洗流体流量(通过补偿因数所修改的、穿过系统的估计流量)与IOP相关，所以控制器1230指导加压式冲洗流体源1105的操作，从而保持符合期望IOP的流动速率。净结果是补偿因数用来调整加压式冲洗流体源1105处的流体压力，从而补偿流量损失。

当发生闭塞时，针的尖端整个或部分地被晶状体颗粒阻塞。在闭塞状态下，穿过系统的流量会减小。冲洗压力传感器1130提供IOP的估计。来自冲洗压力传感器1130的压力读数由控制器1230进行接收。期望的IOP也由控制器1230进行接收。控制器指导加压式冲洗流体源1105的操作，从而保持期望的IOP。在闭塞状态下，控制器通常指导加压式冲洗流体源1105在相对恒定的压力下提供流体，从而保持IOP。在闭塞状态下保持压力很可能意味着板1106和1107将挠性袋1109保持在相对恒定的压力下。另外，控制器计算通过补偿因数所修改的估计流体流量的值，如上文所描述的。因为冲洗流体流量(通过补偿因数所修改的、穿过系统的估计流量)与IOP相关，所以控制器1230指导加压式冲洗流体源1105的操作，从而保持符合期望IOP的流动速率。净结果是补偿因数用来调整加压式冲洗流体源1105处的流体压力，从而补偿流量损失(例如，切口泄漏)。

当发生闭塞突破时，针尖端处的晶状体颗粒会被驱除，并且一股涌动的流体借助针的内腔而离开眼睛。在闭塞突破中，穿过系统的流量会增加。冲洗压力传感器1130提供IOP的估计。来自冲洗压力传感器1130的压力读数由控制器1230进行接收。期望的IOP也由控制器1230进行接收。控制器指导加压式冲洗流体源1105的操作，从而保持期望的IOP。在闭塞突破中，控制器通常指导加压式冲洗流体源1105在增加压力下提供流体，从而保持IOP。在闭塞突破中保持压力，很可能意味着板1106和1107向挠性袋1109施加力来增加冲洗管线中的压力，从而提供必要的流体流量来满足涌动的流体需求。另外，控制器计算通过补偿因数所修改的估计流体流量的值，如上文所描述的。因为冲洗流体流量(通过补偿因数所修改的、穿过系统的估计流量)与IOP相关，所以控制器1230指导加压式冲洗流体源1105的操作，从而保持符合期望IOP的流动速率。净结果是补偿因数用来调整加压式冲洗流体源1105处的流体压力，从而补偿流量损失(例如，切口泄漏)。

在本发明的又一实施方案中，切口泄漏可以确定为冲洗流体流量和抽吸流体流量之间的差异。冲洗流体流量可以直接利用流量传感器来测量，可以使用差压测量来计算，或者可以基于板行进来计算。来自源压力传感器1110和冲洗压力传感器1130的读数可以用来做出差压测量。在这种情形中，源压力传感器1110和冲洗压力传感器1130之间的流动阻抗是已知的(或者可以测量)。源压力传感器1110和冲洗压力传感器1130所测量的压力读数的差异可以进行计算，并且流量可以进行确定。在板行进的情况下，流量可以根据板1106和/或1107的位置和/或移动进行估计。

抽吸流体流量也可以使用差压测量来计算。流量可以通过抽吸压力传感器1160处的测量抽吸压力、可以由泵1170所建立的最大真空和泵阻抗之间的差异，从而进行计算。泵1170的阻抗是已知参数，并且泵所建立的最大真空可以如同抽吸压力一样(通过抽吸压力传感器1160)进行精确测量。以这样的方式，通过流体路径中两个压力的差异以及这个路径的阻抗而估计相应流量。在这种情形中，所述两个压力是抽吸压力传感器1160所测量的压力以及可由泵1170达成的最大压力。这个示例中的阻抗是泵1170的阻抗。

在使用冲洗流量和抽吸流量的计算值的情况下，相关人员可以发现作为冲洗流量和抽吸流量之间差异的切口泄漏。切口泄漏的这个计算可以随后用来更为精确地确定补偿因数。在本发明的一个实施方案中，补偿因数部分地基于所计算的切口泄漏而动态地加以确定。

最后，应注意，板1106和1107的位置可以用来指示所述手术中使用的流体在挠性袋1109中的剩余容量。如上文所表明的，对立板1106和1107的相对位置指示已经离开挠性袋1109的流体容量。在一些情形中，如果现有挠性袋1109具有较少流体，那么装满冲洗流体的一个新袋子可能需要安装在加压式冲洗流体源1105中。因为对立板1106和1107的相对位置指示所使用的流体容量，并且因为挠性袋1109中的流体总容量是已知的，所以这两个参数可以用来向外科医生提供挠性袋1109中流体液位的指示(例如，通过在显示器1220上显示流体液位)。如果流体液位较低，那么可以给予外科医生相应警报，从而使得装满流体的一个新挠性袋1109可以安装在加压式冲洗流体源1105中。

从上述内容中可以了解到，本发明提供一种改进的超声乳化系统。本发明在外科手术过程中对眼睛中的压力提供主动控制。本文中通过示例来示出本发明，并且本领域中的普通技术人员可以做出各种修改。

本发明的其它实施方案将由考虑本文公开的本发明的说明书和实践而为本领域技术人员显而易知。意图在于，仅将本说明书和示例理解为例示性的，其中本发明的真实范围和精神由所附权利要求书来指示。

Claims (22)

1.一种外科手术系统，其包括：

加压式冲洗流体源；

冲洗管线，其流体地耦接到所述加压式冲洗流体源；

手件，其流体地耦接到所述冲洗管线，所述手件包括冲洗套筒；

冲洗压力传感器，其安置在所述加压式冲洗流体源或冲洗管线处，或者沿着所述加压式冲洗流体源或冲洗管线而安置；以及

控制器，其用于控制所述加压式冲洗流体源；

其中所述控制器基于来自所述冲洗压力传感器的读数和通过补偿因数所修改的估计流量值来控制所述加压式冲洗流体源，其中，所述补偿因数基于所述冲洗套筒的限制冲洗流体流量的套筒压缩。

2.如权利要求1所述的外科手术系统，其中所述补偿因数还基于切口泄漏。

3.如权利要求1所述的外科手术系统，其还包括：

显示器；以及

控制器输入装置。

4.如权利要求3所述的外科手术系统，其中所述控制器输入装置接收期望的眼内压力值，并且所述控制器控制所述加压式冲洗流体源，从而保持所述期望的眼内压力值。

5.如权利要求3所述的外科手术系统，其中所述控制器输入装置接收期望的眼内压力范围，并且所述控制器控制所述加压式冲洗流体源，从而保持所述期望的眼内压力范围。

6.如权利要求1所述的外科手术系统，其中所述控制器基于来自所述冲洗压力传感器的所述读数来计算眼睛的眼内压力。

7.如权利要求1所述的外科手术系统，其中所述控制器基于通过所述补偿因数所修改的所述估计流量值来计算眼睛的眼内压力。

8.如权利要求1所述的外科手术系统，其还包括：

抽吸管线，其流体地耦接到所述手件；

抽吸压力传感器，其安置在所述抽吸管线处，或者沿着所述抽吸管线而安置；以及

抽吸泵，其被配置成借助所述抽吸管线而汲取流体。

9.如权利要求8所述的外科手术系统，其中所述控制器基于来自所述抽吸压力传感器的读数、可由所述抽吸泵达成的泵真空和所述抽吸泵的阻抗来计算所述估计流量值。

10.如权利要求1所述的外科手术系统，其还包括源压力传感器，用于测量所述加压式冲洗流体源的压力。

11.如权利要求10所述的外科手术系统，其中所述控制器基于来自所述冲洗压力传感器的读数、来自所述源压力传感器的读数和所述冲洗管线的阻抗来计算所述估计流量值。

12.如权利要求1所述的外科手术系统，其中所述加压式冲洗流体源包括：

挠性袋，其装纳流体；以及

两个对立板；

所述挠性袋安置在所述两个对立板之间。

13.如权利要求12所述的外科手术系统，其中所述控制器基于所述两个对立板的动作来计算所述估计流量值。

14.如权利要求1所述的外科手术系统，其中所述补偿因数基于针对手术所选定的针和套筒。

15.如权利要求3所述的外科手术系统，其中所述控制器输入装置接收来自用户的补偿因数。

16.如权利要求3所述的外科手术系统，其中所述控制器输入装置接收针和套筒信息，并且所述控制器使用所述针和套筒信息来选择或计算所述补偿因数。

17.如权利要求16所述的外科手术系统，其中所述控制器基于针和套筒组合的流体流动特性来选择或计算所述补偿因数。

18.如权利要求10所述的外科手术系统，其中所述控制器基于来自所述源压力传感器的读数来计算眼睛的眼内压力。

19.如权利要求8所述的外科手术系统，其中所述控制器使用来自所述抽吸压力传感器的读数来确定是否存在闭塞或者是否发生闭塞突破。

20.如权利要求19所述的外科手术系统，其中所述控制器控制所述加压式冲洗流体源，从而适应由于所述闭塞或所述闭塞突破而产生的流体流量变化。

21.如权利要求1所述的外科手术系统，其中所述控制器使用来自所述冲洗压力传感器的读数来确定是否存在闭塞或者是否发生闭塞突破。

22.如权利要求21所述的外科手术系统，其中所述控制器控制所述加压式冲洗流体源，从而适应由于所述闭塞或所述闭塞突破而产生的流体流量变化。