CN108784770A - 采用预测缝合算法的外科手术缝合器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种外科手术装置，其包括具有配置为抓握位于其间的组织的砧座组件和钉仓组件的工具组件，所述钉仓组件包括多个外科手术紧固件。电机配置为击发一个或多个外科手术紧固件。传感器确定所述工具组件的第一参数，且控制系统基于所述传感器检测到的所述第一参数来调整用于击发所述一个或多个外科手术紧固件的所述电机的第二参数。

Description

采用预测缝合算法的外科手术缝合器

技术领域

本发明涉及一种用于将机械外科手术紧固件植入患者组织中的外科手术缝合器，尤其涉及一种外科手术缝合器，其由电机驱动用于将外科手术紧固件击发到组织中，以及用于确定与外科手术紧固件的击发相关的一个或多个条件和响应于一个或多个感测到的反馈信号控制缝合器的的控制系统。

背景技术

一些外科手术需要对患者的组织进行压缩，如夹紧。这些手术可能包括，例如，组织的吻合、缝合和切除。例如，在患者的胃肠道中鉴别出癌组织的情况下，可能需要手术切除癌组织。例如，在癌组织位于结肠并可通过手术器械进入的情况下，外科医生可以切开患者的腹部以允许进入肠道。然后外科医生可以使用线性切割和缝合装置以在将要移除的癌变部分的相对侧上切割和缝合结肠组织，例如美国专利申请序列号第12/235,362号(现在美国专利第7,963,433号)中所描述，所述申请通过引用被整体明确地并入本文。在此过程中，结肠被从外部夹紧(例如，在相对的钳口之间)来压缩组织。当组织被压缩时，激活切割器和缝合器来进行线性切割，并且在临近切口的区域通常施加两线性行缝合钉。因此，吻合关闭了移除的肠部分的两个开口端，并且提供了肠的两个切割端的临时闭合。所述封闭限制了周围组织暴露到肠内部，从而限制了感染的风险。在切割和缝合过程之后，组织的癌症部分可以从患者身体中移除。

在癌组织切除后，外科医生可以使用吻合和缝合装置，例如圆形缝合器/切割器，如在美国专利申请序列号第10/785,682号(现在美国专利第7,342,983号)中所描述，所述申请通过引用被整体明确地并入本文。在此过程中，将头部定位在邻近一个切割端的结肠内，并将基部或轴部定位在邻近另一切割端的结肠内。头部和基部可以通过轴和/或从一个切割端伸出并延伸到另一个切割端的缝线耦合。通过所述耦合，外科医生能够致动吻合和缝合装置将头部和基部连接在一起。在结肠的两个切割端彼此接触之后，继续致动以使结肠的两个部分在环形接触区域被夹紧在一起。在夹紧时，吻合和缝合装置可以被进一步致动以将缝合钉的环孔施加到压缩的组织中。所述装置还可切割置于结肠内的多余组织。然后将头部和基部分开，并从患者体内取出吻合和缝合装置。

为了在上述过程中实现有效的缝合，必须将组织压缩至在工具的面之间有足够小的组织间隙(例如1毫米)的程度。如果器械的夹紧结构受到足够的力，则在待缝合的组织的整个长度上保持一致的目标组织间隙可能是困难的或者甚至是不可能的。例如，当夹紧结构为线性缝合器的悬臂钳口时，在高夹紧力下钳口可能彼此向外张开。当一个或两个钳口以这种方式张开时，组织间隙通常朝向钳口的远端增加。当所述组织间隙超过可接受的范围时，缝合钉可能无法充分关闭组织以防止污染。这可能是由于，例如，初始缝合间隙太大和/或缝合钉故障(例如，从一个或多个缝合的组织部分分开)，所述缝合钉故障是由缝合钉推动器和关闭缝合钉的砧座之间间隙太大造成的不当形成而导致的。

缝合过程中的这些问题可能导致组织的污染(例如，与含有肠内容物的肠相邻的组织的污染)，所述污染可能导致感染和/或败血症。缝合过程中的这些问题还可能导致，例如，吻合失败(例如，缝合的组织分离)和/或由于不当的组织闭合导致的过度出血。此外，这些问题可能需要额外的、重复的和/或延长的外科手术来解决，同时伴随着与之相关的任何增加的风险。正如美国食品和药物管理局报告的(参见2004年7月21日最后更新的“外科缝合器信息”，“其它数据”，网址为http://www.fda.gov/cdrh/surgicalstapler/other_data.html)，感染、败血症、吻合失败和出血是缝合过程中出现的实质性问题，并可能会对某些患者造成严重伤害甚至死亡，因此希望可以将这些问题最小化。

此外，当进行压缩时，恒定的闭合速率(例如，线性缝合器的钳口之间或者圆形缝合器/切割器的头部和基部之间的闭合速率)可以向夹紧的组织中施加高水平的功率。所述高水平的功率可能会导致过多的组织创伤。因此希望，例如，通过有效地控制施加到组织的功率来限制这种创伤。更进一步，希望可以确定待夹紧的组织是否可压缩。

美国专利申请公开第2009/0057369号(现美国专利第7,959,050号)描述了一种使用设置在砧座颈部中的线性力开关的连续测量的装置。开关被校准以在施加给定的负载时激活，所述给定的负载被设定为对应于在可以进行缝合之前要施加给特定组织的期望压力。将此开关与处理器连接仅在压缩范围内击发缝合钉。这类装置和控制方法无法实现连续闭合或监测进入压缩组织的功率。

此外，希望可以通过简单可靠的方式监控和追踪夹紧构件的结构疲劳。

另外希望可以通过简单可靠的方式确定适当的缝合钉锉。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种外科手术装置，所述外科手术装置包括具有配置为抓握位于其间的组织的砧座组件和钉仓组件的工具组件，其中所述钉仓组件包括多个外科手术紧固件。配置为击发一个或多个外科手术紧固件的电机和配置为确定所述工具组件的第一参数的传感器。所述装置还包括控制系统，所述控制系统配置为基于传感器检测到的第一参数来调整用于击发一个或多个外科手术紧固件的电机的第二参数。

在一些实施例中，第一参数为砧座组件和钉仓组件之间的夹紧力。在一些实施例中，第二参数是电机的击发速度或外科手术装置的夹紧状态与外科手术装置的击发状态之间的等待时间。

用于检测所述第一参数的传感器可以是应变仪。

在一些实施例中，外科手术装置可以包括配置为显示外科手术装置的预测击发速度的显示器。

本发明的另一个目的在于提供一种用于确定外科手术装置的击发速度的方法。所述外科手术装置包括具有钉仓组件和砧座组件的工具组件以及配置为致动所述工具组件的电机。在所述方法中，钉仓组件和砧座组件之间的夹紧力被确定，并且可基于夹紧力确定所述电机的击发速度。

在一些实施例中，电机的击发速度被显示给使用者。

附图说明

根据以下详细描述并结合附图，本发明的上述和其它目的、特征以及优点将更加显而易见。其中

图1是示出了在压缩期间以恒定砧座闭合速率施加到组织的功率图；

图2是示出了根据本发明的一个实施例在压缩期间施加到组织的功率图；

图3是图1和图2中图表的叠加图；

图4是根据本发明的一个实施例的控制系统的示意图；

图5是示出了根据本发明的一个实施例的方法的流程图；

图6a和6b是示出了缝合装置的钳口的张开效应的示意图；

图7a至7d示出了与不同缝合项目相关的电流分布；

图8是根据本发明的一个实施例的动力外科手术器械的系统框图；以及

图9是描述图8所述动力外科手术器械的击发速度与夹紧和击发力参数的关系的图表。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的具体实施例；然而，应当理解的是，所公开的实施例仅仅是本发明的示例，并且可以以各种形式体现。众所周知的功能和构造在本文中并未详细描述，以避免不必要的细节模糊本发明。因此，本文中所公开的具体结构和功能细节不应理解为限制性的，而是仅仅作为权利要求的基础和作为用于教导本领域技术人员以实际上任何适当的具体结构不同地应用本发明的代表性基础。

在整个附图描述中，相似的附图标记可以指代相似或相同的元件。如附图中所示以及贯穿以下描述所描述的，当涉及外科手术器械上的相对定位时，传统意义上的术语“近端”是指装置靠近使用者的一端，而术语“远端”是指装置远离使用者的一端。术语“临床医师”是指实施涉及使用本发明描述的实施例的医疗过程的任何医学专业人员(例如，医生、外科医生、护士等)。

本发明描述的实施例可以用于外科手术器械，例如线性外科缝合器、圆形外科缝合器或直角线性切割器，其在击发紧固件(例如，钉或夹)之前收集信息以在击发期间优化紧固件形成和降低施加到器械上的最大力。

在压缩患者组织期间，由于组织的组成(例如，液体的存在等)而存在水力学效应。就此而言，可以测量流体阻力并将其用作夹紧元件闭合的反馈。

当夹持患者的组织时，通过夹紧装置，如线性缝合器，和组织施加的力可能会达到不可接受的高水平。例如，当采用恒定的闭合速率时，所述力可能变得足够高以致对被夹持的组织造成过度的创伤，并且可能导致夹紧装置变形，使得在缝合路径上无法保持可接受的组织间隙。例如，可接受的组织间隙可能在，如1mm±0.4mm，

1mm(+0.4)/(-0.3)mm

(0.7mm至1.4mm)等范围内。参照图6a和6b，图示示出了当在组织截面上施加夹紧力时的线性外科缝合器1000和1100。

如图所示，由缝合器1000和1100的钳口施加的高水平的力导致张开效应，其已在图6a和6b被放大用于说明。参照图6a，一对相对的钳口1005和1010仅在近端部分形成目标组织间隙1020，而钳口1005和1010的远端部彼此远离地向外张开，在远端部分导致增大的组织间隙1025。所述张开导致钳口1005和1010偏离平行排列，可能在将缝合钉施加到钳口1005和1010的远端时导致不可接受的大组织间隙，进而可能导致上述困难，例如泄漏、污染和缝合钉连接失败。这种张开是由于超过屈服力而导致钳口偏离相对于彼此的平行排列。

图6b显示了类似的效果，但张开主要发生在结构上比第二钳口1110更弱的第一钳口1105中。这又导致大大超过目标组织间隙1120的不可接受的大组织间隙1125。

图1是在压缩期间以恒定砧座闭合速率施加到组织的功率图。压缩从初始打开状态开始，在其间压缩组织之前，其中夹紧构件或元件移动一段距离。区域A表示夹紧元件从初始打开状态移动到组织压缩开始时的时间，区域B表示组织从初始厚度压缩到目标厚度时的时间段，在这种情况下，所述目标厚度为1mm组织厚度(对应于夹紧元件之间的1mm组织间隙)。区域A'和B'由表示在组织的初始厚度时压缩开始的“膝”描绘。施予组织的功率和产生的力相对于时间急剧增加，直至达到峰值。线10表示在初始打开状态和1mm的目标组织间隙之间时夹紧构件的闭合速率(在图1中以砧座闭合速率表示)是恒定的。功率曲线下方的阴影区域表示在夹紧过程中施加的总能量。

图2是根据本发明的示例性实施例在压缩期间施加到组织的功率图。与图1中图表对应的装置和方法一样，图2所示压缩从初始打开状态开始，在其间的组织压缩之前夹紧构件或元件移动一段距离。区域A'表示夹紧元件从初始打开状态移动到组织压缩开始时的时间，区域B'表示组织从初始厚度压缩到目标厚度的时间段，在这种情况下，所述目标厚度为1mm组织厚度(对应于夹紧元件之间的1mm组织间隙)。A'和B'由表示在组织的初始厚度时压缩开始的“膝”描绘。在指定的A'期间，夹紧元件以如13mm/秒的恒定速率闭合。然而，应当理解的是，可以使用任何适当的速率，并且在整个时间段A'期间不必是恒定的。功率曲线下方的阴影区域表示在夹紧过程中施加的总能量。

与图1相比，图2表明施加到组织的功率正在增加，并且在一定的水平时，闭合速率降低，在所述示例中从13mm/秒降到1mm/秒，有效地增加了压缩组织所需的时间并降低了施加到组织的功率。闭合速率在图2中用线100示出。在所述示例中，施加到组织的功率保持恒定，但应当理解的是，根据某些示例性实施例，所述功率可以波动。

图3是图1和图2中图表的叠加图。与图1中体现的系统和方法相比，图2施予组织的峰值功率要低得多。基于所施予的功率，可以计算出由外科手术装置施加的力(或与力有关或成比例的参数)。就此而言，所述功率可能是有限的，使得通过外科手术装置，如通过线性缝合器的钳口，施加的力不超过屈服力或压力，所述屈服力或压力导致钳口张开，使得当处于完全闭合位置时沿整个缝合长度范围组织间隙不在可接受范围内。例如，钳口应平行或足够接近平行，以使在沿着钳口整个长度范围的所有缝合位置的组织间隙在可接受或目标范围内。此外，施加的功率的限值避免或至少最小化对组织的创伤或损伤。

在此示例中，图1的方法中施加的总能量与图2的方法中施加的总能量相同，即图1和2中功率曲线下方的区域相同或基本相同。然而，所使用的功率分布的差异是相当大的，因为图2示例中的峰值功率与图1相比要低得多。

在图2的示例中，通过减慢闭合速率实现功率的限制，如线100所标示。应当注意的是，压缩时间B'比闭合时间B长。如图1至3所示，提供恒定闭合速率的装置和方法在与图2有关的装置和方法相同的1mm组织间隙实现相同的50lb.的压缩力。虽然提供恒定闭合速率的装置和方法(图1)与图2相比可以在更短的时间段内在期望的组织间隙实现压缩力，但是如图1中所示，其会导致施加在组织上的功率峰值。相反，图2中所示有关的示例性实施例开始减慢闭合速率以将施加到组织的功率量值限制在某一水平以下。通过限制施加到组织的功率，相对于图1中体现的系统和方法，组织创伤可以被最小化。

根据示例性实施例，由于电流与电机的转矩输出成比例，可以通过测量施加到致动器的电流来确定施加到组织的功率或力，从而实施装置和方法。就此而言，可以从施加到驱动电机的功率中减去如由于移动部件之间的摩擦等导致的基于器械的损失，以便更精确地确定施予到组织中的功率。这些将要去除的损失可以用任何适当的方式来确定，例如使用器械或器械组件已知的品质来测试器械或器械部件，和/或基于测试和/或已知的品质进行计算。例如，器械可以在空载状态下进行驱动以获得驱动器械及其相关部件所需的功率或电流的基线测量。然后超过基线的功率或电流对应于压缩期间施加到组织的功率。

例如，当致动器是直流电动机时，可以基于对驱动电机所需的电流的测量来确定施加到电机的功率。然后去除来自器械的损失来确定在压缩期间施予到组织中的功率，这一测量在压缩组织时允许反馈源。施加于电机的功率可以通过连续计算进行连续监测。其，例如，可以实现施加到组织的功率或力被准确地控制，如通过调节进入电机的电压。在此示例性反馈控制系统中，消耗的电流将是反馈，调节电压以实现期望的电流。图2中示出的示例使用所述控制系统在确定的功率达到特定水平，如选择预定功率水平以避免不可接受水平的组织创伤时降低关闭速率。

图4是根据本发明的示例性实施例的控制系统的示意图。控制器400控制驱动夹持操作的电机410，例如线性外科缝合器的钳口的夹持。例如通过特定的控制程序和/或外科医生或操作员的手动输入将目标位置、目标电流和目标速度输入到控制器400中。控制器400接收电机位置、电机速度和电机电流信号作为用于控制电机410的反馈。如下文更详细讨论，根据所述示例的控制器400选择最小输入用于控制电机410。

图5是示出根据本发明的示例性实施例的方法的流程图。系统在500处启动，系统启动后，电流偏移被测量，并将其设置为从所有电流读数中减去，以便所有读数都取自零或接近零的基线。在510处进行校准，包括测量由于摩擦损失而产生的电流，例如，电机和将电机的旋转力转换为通过器械施加的夹紧力(例如，通过线性缝合器的钳口施加的力)的驱动部件中的摩擦。校准可以通过空载条件下，即在无阻碍运动期间测量对应于不同电机速度的电流来进行。应当理解的是，可以在每次系统启动时进行偏移测量和校准，并且/或者所获得的值可以被存储以用于后续使用相同设备的过程中。例如，控制系统可能需要在给定时间段、使用次数和/或系统启动次数之后重新测量这些值。

校准后，可以开始夹紧过程。当要夹紧的组织被设置在外科手术器械的夹持部分中时，在515处开始移动。然后，示例性方法实施电流回路、速度回路和位置回路。这些回路不需要以任何特定的顺序进行，并且在一些示例中两个或所有三个回路可以同时或基本上同时进行。

对于600处的电流回路，例如根据用于感测驱动电机的电流的电流传感器的信号来读取电机电流。在505和510处确定的偏移和摩擦损失被移除或减去。以这种方式，确定施加的电流中响应于组织夹紧的部分。在605处，使用电流驱动公式计算电流驱动。例如，可以通过K1*(目标电流-电机电流)确定电流驱动，其中K1基于用于控制电机电流的所期望的控制性能来选择。

对于700处的速度回路，确定电机速度。通过从速度信号读取信号或任何其它适当的方式，例如从位置和时间数据来确定速度。在705处，使用速度驱动公式计算速度驱动。例如，可以通过K2*(目标速度-电机速度)来确定速度驱动，其中K2基于用于控制电机速度的所期望的控制性能来选择。在710处，确定是否已到达不可移动物体。就此而言，速度值为零表示夹紧装置正到达不可移动的物体或障碍物。如果已经到达障碍物，则在A处停止电机的驱动。否则，控制继续。应当理解的是，可以在速度驱动的计算之前、之后和/或同时进行此确定。

对于800处的位置回路，读取电机位置。可以例如通过耦合到电机输出端的编码器或解析器或任何其它适当的方式来确定电机位置。在805处，使用位置驱动公式计算位置驱动。例如，位置驱动可以通过K3*(目标位置-电机位置)来确定，其中K3基于用于控制电机位置的所期望的控制性能来选择。

在810处，确定是否已经达到目标位置。如果已经达到目标位置，则控制回路在B处退出。在B处，可以停止对电机的输出(例如，通过不能由夹紧组织施加的残余压力或在夹持元件之间被驱动和形成的缝合钉的力逆向驱动的驱动器夹紧组织)，和/或可以控制电机输出将电机保持在目标位置所需的力，所述目标位置通常对应于上述的示例中的目标组织间隙。如果未达到目标位置，则继续控制。应当理解的是，可以在位置驱动的计算之前、之后和/或同时来确定目标位置是否已经到达。此外，应当理解的是，夹紧元件如钳口或任何中间部件如驱动器的相对位置可以用作位置输入。

在三个控制回路之后，比较所计算的电流驱动、速度驱动和位置驱动，并在900处将最小的驱动施加到电机。在905处，报告所施加的转矩，所述转矩由电机电流减去偏移和摩擦损失后确定并与电机电流成比例。在910处，施加的转矩被累加以计算施加到组织的能量。

图表950说明了针对三种不同情况的控制优先级。在第一种情况下，电机速度和电机位置低于其各自的目标，而电机位置则不然。在这种情况下，位置回路控制，而速度回路和电流回路设置为最大值。在第二种情况下，速度和位置回路低于其各自的目标，而电流回路则不然。在这种情况下，电流回路控制输出，而速度和位置回路设置为最大值。在第三种情况下，电流和位置回路低于其各自的目标，而速度回路则不然。在这种情况下，速度回路控制，而电流和位置回路处于最大值。

在915处确定是否需要过长的时间来达到目标位置。可以通过，例如，检查直到决定915时所经过的时间，基于经过的时间和控制分布(例如，电流，速度和位置)预计的总时间，以及/或任何其它适当的方式来实施所述确定。如果确定所需时间过长，则示例性控制方法在C处退出。在C处，可以停止对电机的控制输出或者采用另一种控制方法，例如使电机的位置反向。例如，电机可以被驱动以将线性缝合器的钳口移动到打开位置，使得外科医生或操作者可以移除外科手术装置或将钳口移动到可能更容易夹紧的组织的不同部分。换句话说，在C处，可能触发用户干预的请求或要求。

如果确定不需要过长的时间，则控制系统再次分别在600、700和800处执行电流、速度和位置回路。所述回路继续，直至事件A、B和/或C中的一个发生来中断回路。然而，应当理解的是，可以实施附加条件来中断回路，例如手动超控，传感器错误等。

如上所述，在B处达到目标位置后，可以控制电机以保持维持目标位置所需的力。在此阶段可以监测驱动电机的电流，以用于各种目的。例如，当装置是例如外科缝合器时，所测量的电流分布可以用于识别钉仓中的缝合钉是否已经全部击发。图7a示出了当驱动器(例如楔形件)顺序地驱动五个缝合钉时，在缝合过程中的预期电流分布。应当理解的是，可以提供任何数量的缝合钉，并且五个缝合钉的击发是用于说明的目的。电流测量中的峰值对应于保持组织间隙所需的增加的力或功率，缝合钉在夹持元件(例如线性缝合器的钳口)之间被施加力。如果开始击发并且电流分布非常类似于图7a的结果，可以确定所有缝合钉被正确地驱动或击发。

如果缝合钉驱动过程开始并且导致如图7b所示的电流分布，可以从缺乏峰值确定第二个钉位未被正确地驱动或击发，例如由于钉仓中的钉未击发或缺少钉。未击发可以类似地被显示，例如，当电流峰值存在，但显著低于预期。

如果缝合钉驱动过程开始并且导致如图7c所示的电流分布，可以确定处在第三个钉位的缝合钉被以某种方式卡住，导致较高的峰值电流测量值。

如果缝合钉驱动过程开始并且导致如图7d所示的电流分布，可以确定钉仓是空的或者钉仓不存在。

如果这些意外事件中的任何一个发生，则控制系统可以，例如，通过发出声音警报和/或在计算机屏幕上显示错误信息来提醒使用者。控制系统也可以中止缝合钉击发，或者输入不同的控制算法。

此外，例如通过与正常的电流或电机特性进行比较，可以使用电流测量的分布来监测和跟踪至少一个夹紧元件的结构疲劳。就此而言，电流分布可以指示，例如，由于疲劳失效导致的塑性变形而产生的弯曲。此外，通过确定由夹紧元件施加的力值和周期数量，电流分布可用于追踪累积的疲劳。

应当注意的是，可以使用任何适当的控制系统，如数字和/或模拟控制系统，来实现根据本发明的示例性方法，所述数字和/或模拟控制系统可以被集成到医疗设备中或者可以借助控制和反馈信号经由例如无线或有线接口的通信被远程定位。所述控制系统可以具有显示器输出如监视器和/或输入与如外科医生通信。显示输出可以显示与包括，例如，当前闭合速率、压缩力和/或组织间隙在内的过程相关的数据。所述控制系统可以运行为特定装置预选的预定义控制程序或算法。所述控制系统可以附加地或可选地要求来自操作者的输入来定义组织压缩控制的参数。

此外，组织的可压缩性可以通过检查施加到电机的电流与闭合率相比来确定。例如，如果当使用低闭合速率时测得的电流非常高，则所述组织比在较高闭合速率下电流较低的情况下的可压缩性更低。

虽然上述1mm的组织间隙作为适合于组织缝合的期望的组织间隙的示例，但应当理解的是，代替对间隙绝对距离的测量，可以提供可选的间隙参数。例如，可以提供一个或多个光学传感器来测量通过一个或多个钉线的血流量作为期望的组织间隙的测量。此外，氧饱和度可以用作与期望的组织间隙的确定相关。此外，例如基于在图1和2中在膝处施加到组织的功率，压缩与未压缩组织的比例可以形成期望的组织间隙的依据。

图8是本发明的另一示例性实施例的控制系统2000的示意图。控制系统2000包括处理器2020、输入设备2040、显示器2060、存储器2080、指示器2100、电机2120、传感器阵列2140、接口2160和工具组件2180。

处理器2020可以是集成电路或可以包括可以用于执行以下操作的模拟和/或逻辑电路：根据输入设备2040或传感器阵列2140提供的输入执行指令，根据存储器2080中提供的程序执行指令和/或控制电机2120，从而控制工具组件2180来执行任何数量的功能，包括但不限于在其间夹紧组织和/或击发外科手术紧固件。

输入设备2040可以包括键盘、触摸屏输入设备，用于控制外科手术器械(未示出)的操作的开关和/或按钮。输入设备2040可以用于在组织管理模式之间选择、控制工具组件2180、施加缝合或夹紧和输入组织特性如组织类型和/或疾病。

显示器2060可以包括液晶显示器、发光二极管(LED)显示器等。显示器2060可以输出外科手术器械的状态、测量的组织特性，施加的外科手术紧固件的数量等。

控制系统2000也可以包括指示器2100，所述指示器2100可以包括至少一个发光二极管(LED)来指示工作组件2180的砧座组件和的钉仓组件之间的组织间隙范围是否已经满足。

传感器阵列2140被配置为测量电流(如电流表)、电压(如电压表)、接近度(如光学传感器)、温度(如热电偶、热敏电阻等)和力(如应变仪、压式传感器等)来确定工具组件2180上的加载条件。在器械操作期间，希望可以获知在接近和击发过程中由器械施加在目标组织上的力。异常负载(如在预定的负载范围之外)的检测指示了传送给使用者的与器械和/或夹紧的组织相关的问题。

存储器2080可以是存储用于外科手术器械操作的程序或指令集的易失性存储器(如随机存取存储器(RAM))和/或非易失性存储器(如闪存介质、磁盘介质等)。这类程序可以包括执行受控组织压缩(CTC)操作的多个组织管理模式，所述组织管理模式可以用于夹紧组织来将缝合钉或夹子施加到由工具组件2180抓握的组织上，如美国公开第2012/0211542A1号所公开的，其通过引用并入本文。存储器2080还可以存储相关表，以将组织类型和疾病类型与实现将缝合钉或夹子成功施加到组织所需的必要的组织间隙范围(如0.7mm至1.4mm)和击发参数相关联。存储器2080还存储用于控制电机2120的击发速度的预测算法。

控制系统2000也可以包括可以通过常规手段可移除地耦合到外部计算机或网络上的接口2160。处理器2020可以经由接口2160向外部计算机或网络发送信息或从外部计算机或网络接收信息。

工具组件2180可以是重新加载(未示出)或末端执行器(未示出)。工具组件包括用于夹紧组织的钉仓组件(未示出)和砧座组件(未示出)。工具组件2180在夹持阶段将夹持力施加到抓握在钉仓和砧座组件之间的组织上。正如下面将要讨论的那样，夹紧力被预测算法用于调节击发参数，以优化击发期间缝合形成和降低系统上的最大力。

工具组件2180包括传感器2200，如应变计，所述传感器2200测量夹紧组织上的夹紧力并以A/D计数、电流或力的形式提供夹紧力数据。基于所述夹紧力数据，处理器2020采用预测算法来调整外科手术器械的参数，如击发速度、在夹紧阶段和击发阶段之间分配的等待时间和/或用于调整在外科手术器械上的最大和最小负荷的限制。

在外科手术器械的操作期间，目标组织越厚，需要的夹持力越大，以在工具组件2180的钉仓组件和砧座组件之间获得用于恰当的缝合形成的有效的预定组织间隙。为了优化缝合的形成，处理器2020使用基于图3所示的夹持力数据的预测算法来预测击发速度。例如，对于60mm缝合钉，当夹持力小于33lbf时，处理器2020预测用于60mm钉线的击发速度为7-8s。或者，当夹紧力大于72lbf时，处理器2020预测用于60mm钉线的击发速度为30s。此外，由于击发力与击发速度成比例，所以通过利用较慢的击发速度，可以降低施加到器械上的最大力。

在一些实施例中，显示器2060向临床医生显示预测的击发速度。然后临床医生可以基于预测的击发速度确定是否正在使用正确的工具组件2180。例如，如果临床医生无意中选择了不正确的工具组件，则施加到目标组织的夹持力对于目标组织可能是不正确的。通过查看预测的击发速度并且获知目标组织的类型，临床医生能够确定所选工具组件对于目标组织是不正确的。

在击发阶段，处理器2020使用预测的击发速度来控制电机2120以预测的击发速度来击发外科手术紧固件。如上所述，对于较厚的组织，击发速度降低以优化缝合形成并减小施加到上述器械的最大力。

附加信息也可以用于优化外科手术器械的击发参数。例如，传感器阵列2140可以测量来自电源(未示出)或电机2120的电流消耗。传感器阵列2140还可以确定重新加载类型、器械类型、患者生物计量信息、温度或可以输入、收集和/或存储在外科手术器械或工具组件2180中的任何附加信息。

应当理解的是，上述描述只是对本发明的说明，在不脱离本发明范围的情况下，本领域技术人员可以进行多种替代和修改。因此，本发明旨在涵盖所有这些替代、修改和变化。参照附图所描述的实施例仅用于解释本发明的特定示例。与上述和/或所附权利要求书中描述的无实质区别的其它元件、步骤、方法和技术也属于本发明的范围。

Claims (8)

1.一种外科手术装置，包括：

工具组件，所述工具组件具有配置为抓握位于其间的组织的砧座组件和钉仓组件，所述钉仓组件包括多个外科手术紧固件；

电机，所述电机配置为击发一个或多个外科手术紧固件；

传感器，所述传感器配置为确定所述工具组件的第一参数；以及

控制系统，所述控制系统配置为基于所述传感器检测到的所述第一参数来调整用于击发所述一个或多个外科手术紧固件的所述电机的第二参数。

2.根据权利要求1所述的外科手术装置，其中所述第一参数是所述砧座组件和所述钉仓组件之间的夹持力。

3.根据权利要求2所述的外科手术装置，其中所述第二参数是所述电机的击发速度。

4.根据权利要求2所述的外科手术装置，其中所述第二参数是所述外科手术装置的夹持状态与所述外科手术装置的击发状态之间的等待时间。

5.根据权利要求1所述的外科手术装置，其中所述传感器是应变仪。

6.根据权利要求1所述的外科手术装置，还包括配置为显示所述外科手术装置的预测击发速度的显示器。

7.一种用于确定外科手术装置的击发速度的方法，所述外科手术装置具有带有钉仓组件和砧座组件的工具组件和配置为致动所述工具组件的电机，所述方法包括：

确定所述钉仓组件与所述砧座组件之间的夹持力；

基于所述夹持力确定所述电机的击发速度。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括显示所述电机的所述击发速度。