CN109452967A - 一种基于反馈的热切割装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于反馈的电外科手术的热切割装置及方法，包括开关装置、发生器模块以及具有延伸杆、可旋转的钳头的外壳腔镜双极器械；所述外壳在所述手柄的上方，所述开关设置在手柄上，所述旋转轮设置在所述外壳上，所述外壳与延伸杆一端相连接，所述延伸杆的另外一端连接所述一对360°可旋转的钳头；所述旋转轮旋转控制所述360°可旋转的钳头；所述手夹持360°可旋转的钳头；所述360°可旋转的钳头的对应的上下表面上分别装配导电凝闭工作面和热切割电阻丝；所述外壳腔镜双极器械和脚踏开关分别通过导线及连接到发生器上。

Description

一种基于反馈的热切割装置及方法

【技术领域】

本发明涉及电外科双极手术器械技术领域，特别涉及在电外科手术器械中热切的技术领域。

【背景技术】

为了节省在手术过程中的手术时间以及器械的更替,电外科双极器械带有凝血及切割等多功能。通常来说，此技术可被分为A.利用射频凝闭结合射频切割；B.利用热凝闭结合热切割；C.利用射频凝闭结合机械切割。对于凝闭而言，射频凝闭比热凝闭更可靠，因为射频凝闭中的电学反馈控制要比热凝闭中的温度反馈控制来的更及时，更精确。对于切割而言，目前被运用最广泛的是机械切割。

然而相对于热切割及射频切割，机械切割增加了产品成本和传动机构的设计难度。另外，射频切割不可避免地在切割过程中制造出手术电火花，给手术带来灼伤及燃烧等潜在风险。

【发明内容】

为了克服现有现有热切割、射频切割等技术中存在的设计复杂、在使用过程中存在燃烧、灼伤等潜在风险的的缺陷，本发明提供了一种基于反馈的电外科手术的热切割的装置及方法。本发明利用带有电学反馈控制的射频凝闭和带有电学反馈控制的热切割结合在一起，同时利用凝闭算法控制凝闭，热切割算法控制热切割。

本发明的技术方案如下，一种基于反馈的热切割装置，包含外科腔镜双极器械、脚踏开关及发生器；

其特征在于，所述外壳腔镜双极器械包括外壳、手柄、旋转轮、开关装置以及延伸杆、一对360°可旋转的钳头；所述外壳在所述手柄的上方，所述开关设置在手柄上，所述旋转轮设置在所述外壳上，所述外壳与延伸杆一端相连接，所述延伸杆的另外一端连接所述一对360°可旋转的钳头；所述旋转轮旋转控制所述360°可旋转的钳头；所述手夹持360°可旋转的钳头；所述360°可旋转的钳头的对应的上下表面上分别装配导电凝闭工作面和热切割电阻丝；所述外壳腔镜双极器械和脚踏开关分别通过导线及连接到发生器上。

进一步地，其特征在于，所述开关装置包括两个按键，其中，第一按键控制操作组织凝闭结合自动热切割，第二按键控制操作组织凝闭且不带自动热切割；脚踏开关可实现同样的控制功能。

进一步地，其特征在于，所述发生器包含高频电源模块，直流电源模块和控制系统；所述高频电源模块供电给所述电凝闭工作面用以凝闭组织；直流电源模块供电给所述热切割电阻丝，使得所述热切割电阻迅速升温用以切割组织；

进一步地，其特征在于，所述控制系通过闭环反馈检测，检测组织的凝闭以及切割状态，并对组织凝闭及切割实时能量进行调节，对凝闭状态退出进行判定，对切割状态开始进行判定以及对切割状态退出进行判定等。

进一步地，其特征在于，所述一对360°可旋转的钳头，各自分别包含钳口外壳、绝缘层、导电凝闭工作面、绝缘支架以及热切割电阻丝；所述钳口外壳和所述凝闭工作面为金属材料，两者被所述绝缘层绝缘隔离；所述导电凝闭工作面上竖直的凹槽中放置有热切割电阻丝。

进一步地，其特征在于，所述绝缘支架由陶瓷构成，用以隔绝所述凝闭工作面和热切割电阻丝之间的热传导和电流；

进一步地，其特征在于，所述热切割电阻丝由高阻抗材料，如，镍铬合金、因科镍合金或者其他合适的材料构成；

进一步地，其特征在于，所述热切割电阻丝的直径范围为0.15mm-0.4mm，根据具体应用而定；

进一步地，其特征在于，所述凝闭工作面和热切割电阻丝用防粘涂层进行防粘处理。

进一步地，其特征在于，所述360°可旋转的钳口的上下部分具有对称结构以及相同的组成。

进一步地，其特征在于，两个上下所述的导电凝闭工作面的远端通过电缆线分别连接到发生器。两条所述热切割电阻丝的远端分别通过电缆线分别连接到发生器，近端则由低阻抗金属物质，如铜、银或其他合适的物质连接；电缆线连接金属物质及发生器，用以检测在切割过程中的反馈。

进一步地，其特征在于，钳口通过所述手柄控制，绝缘支架插入钳口凹槽并高出凝闭工作面，用以保证当钳口闭合后钳口之间的缝隙，以防止凝闭工作面之间的短路。

进一步地，其特征在于，在凝闭过程中，所述热切割电阻丝功能被关闭，高频能量通过凝闭工作面加载；在切割过程中，直流电被加载在热切割电阻丝上，引发迅速升温并切割，凝闭工作面作为探测电极，探测组织的切割状态。具体如下描述。

进一步地，其特征在于，所述钳口延伸出的电缆线连入发生器不同模块；其中，高频电源模块通过电缆线分别连接到凝闭工作面；直流电源模块通过电缆线分别连接到热切割电阻丝的远端。

进一步地，其特征在于，所述控制系统由凝闭阻抗探测模块和切割阻抗探测模块组成；所述凝闭阻抗探测模块通过导线分别连接到凝闭工作面；凝闭阻抗探测模块可与高频电源模块分离，或凝闭阻抗探测模块可以集成到高频电源模块中。

进一步地，其特征在于，所述切割阻抗探测模块通过电缆线分别连接到凝闭工作面以及连接金属物；所述凝闭阻抗探测模块检测组织在凝闭过程中的状态并输出控制信号至高频电源模块、直流电源模块以及切割阻抗探测模块；切割阻抗探测模块检测组织在切割过程中的状态并发出控制信号到直流电源模块。

此外，本发明还提供了一种基于反馈的电外科手术的热切割方法，具体步骤如下：

步骤10，控制系统首先判断被选择功能，来决定启动对应步骤；

步骤11，对步骤10的结果进行判定，若为凝闭结合切割模式，启动凝闭步骤和组织状态探测111；若为凝闭无切割模式，启动凝闭步骤探测121。

步骤111，判断组织的状态，从而决定组织是否凝闭完好；如否，程序将停留在第11步，并通过实时反馈调节高频电源的输出，从而提供迅速及可靠的凝闭效果；

步骤112，根据步骤111的循环判断，如组织凝闭完好，则停止凝闭步骤，同时启动切割步骤；

步骤113：进一步探测热切割电阻丝和凝闭工作面之间的电阻，若一旦该电阻骤升，控制系统会检查组织状态。如判定切割完成，整个过程结束；如否，程序会重复地112步骤，直到判定切割完成。

步骤121，判断组织的状态，从而决定组织是否凝闭完好；如否，程序将停留在第11步，并通过实时反馈调节高频电源的输出，从而提供迅速及可靠的凝闭效果；

步骤122，根据步骤121的循环判断，如组织凝闭完好，则停止凝闭步骤。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明提供一种基于反馈的热切割装置及方法，包括开关装置、发生器模块以及具有延伸杆、可旋转的钳头的外壳腔镜双极器械；所述外壳在所述手柄的上方，所述开关设置在手柄上，所述旋转轮设置在所述外壳上，所述外壳与延伸杆一端相连接，所述延伸杆的另外一端连接所述一对360°可旋转的钳头；所述旋转轮旋转控制所述360°可旋转的钳头；所述手夹持360°可旋转的钳头；所述360°可旋转的钳头的对应的上下表面上分别装配导电凝闭工作面和热切割电阻丝；所述外壳腔镜双极器械和脚踏开关分别通过导线及连接到发生器上。本发明所述的装置及方法能够结合实时反馈及闭环控制，凝闭和切割将非常可靠，提高了手术安全性；能够简化手术步骤，减少手术时间，提高手术效率；同时也取消了传统机械切割结构中复杂的传动机构，降低了器械成本。此外，本发明提供的装置及方法也适合被集成到机器人手术相关的电外科手术机械臂中。

【附图说明】

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1为本发明基于反馈的电外科手术的热切割装置的结构图。

图2为本发明的360°可旋转的钳头的结构图。

图3为的360°可旋转的钳头闭合后的截面图。

图4为所述发生器模块的模块示意图。

图5为基于反馈的电外科手术的热切割方法的流程示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的目的、技术方法和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

图1以电外科腔镜双极器械为例，展示了器械1、脚踏开关2及发生器3。器械部分包括外壳4、手柄5、旋转轮6、开关7以及延伸杆8。一对360度可旋转的钳头9、10被组装在延伸杆8的终端。利用旋转轮6可旋转钳头9、10。利用手柄5可夹持组织。呈对应状的钳头9、10装配导电凝闭工作面11、12和热切割电阻丝13、14。开关装置7包括两个按键。其中一个是用来做组织凝闭结合自动热切割操作，另一个是用来做组织凝闭且不带自动热切割操作。脚踏开关2可实现同样的功能。器械1和脚踏开关2通过导线15及16连接到发生器3上。发生器包含了高频电源模块17，直流电源模块18和控制系统19。高频电源模块17给凝闭工作面11、12提供了频率约为470kHz的能量，用以凝闭组织。直流电源模块给热切割电阻丝13、14提供了直流电流，使热切割电阻丝13、14迅速升温用以切割组织。在手术中，控制系统19可以通过闭环反馈检测组织的凝闭以及切割状态，包括组织凝闭及切割实时能量调节，凝闭状态退出的判定，切割状态开始的判定以及切割状态退出的判定等。

图2是钳头9、10张开状态的放大图。以钳头10为例，它包括了外壳20、绝缘层21、导电凝闭工作面12、绝缘支架22以及热切割电阻丝14。钳口外壳20和凝闭工作面12都为金属材料，两者被绝缘层21绝缘隔离。竖直的凹槽中放置了热切割电阻丝14。绝缘支架22由陶瓷构成，用以隔绝凝闭工作面12和热切割电阻丝14之间的热传导和电流。热切割电阻丝14由高阻抗材料，比如镍铬合金，因科镍合金或者其他合适的材料构成。热切割电阻丝14的直径范围为0.15mm-0.4mm，根据具体应用而定。凝闭工作面12和热切割电阻丝14可用防粘涂层进行防粘处理。

钳口部分9和10具有对称结构以及相同的组成。钳口9包括外壳23、绝缘层24、导电凝闭工作面11、绝缘支架25以及热切割电阻丝13。两个导电凝闭工作面11和12的远端通过电缆线27和28分别连接到发生器3。两条热切割电阻丝13和14的远端通过电缆线29和30分别连接到发生器3，近端则由低阻抗金属物质26如铜，银或其他合适的物质连接。电缆线31连接金属物质26及发生器3，用以检测在切割过程中的反馈。

在组织凝闭及切割过程中，钳口9和10通过手柄5闭合，用以夹持组织。绝缘支架22和25插入钳口凹槽并高出凝闭工作面11和12，用以保证当钳口闭合后钳口之间的缝隙，以防止凝闭工作面11和12之间的短路。

图3是钳口9、10闭合后的截面图。在凝闭工程中，热切割电阻丝13和14功能被关闭，高频能量通过凝闭工作面11和12被加载到组织上。在切割过程中，直流电被加载在热切割电阻丝13和14上，引发迅速升温并切割组织，凝闭工作面11或12将作为探测电极，探测组织的切割状态。具体如下描述。

图4阐述了从钳口延伸出的电缆线连入发生器不同模块的连接方法及其中的信号控制流。高频电源模块17通过电缆线27和28连接到凝闭工作面11和12。直流电源模块18通过电缆线29和30连接到热切割电阻丝13和14的远端。控制系统19由凝闭阻抗探测模块33和切割阻抗探测模块34组成。凝闭阻抗探测模块33通过导线27和28连接到凝闭工作面11和12。在展示的具体说明中，凝闭阻抗探测模块33和高频电源模块17分离。在其他具体说明中，凝闭阻抗探测模块33可以集成到高频电源模块17中。在展示的具体说明中，切割阻抗探测模块34通过电缆线28和31分别连接到凝闭工作面14以及连接金属物26。在其他具体说明中，切割阻抗探测模块34也可通过电缆线27和31分别连接凝闭工作面13以及连接金属物26。凝闭阻抗探测模块检测组织在凝闭过程中的状态并输出控制信号至高频电源模块17、直流电源模块18以及切割阻抗探测模块34。切割阻抗探测模块34检测组织在切割过程中的状态并发出控制信号到直流电源模块18。

图5展示了本发明中所阐述的方法的步骤流程图。在第11步，控制系统首先判断被选择功能，来决定启动对应步骤。对“凝闭结合切割”模式来说，在第38步，凝闭步骤和组织状态探测将同时被启动。在第111步中，系统通过阻抗来判断组织的状态，从而决定组织是否凝闭完好。如否，程序将停留在第11步，并通过实时反馈调节高频电源的输出，从而提供迅速及可靠的凝闭效果。如果组织凝闭完好，则程序将运行到第112步。在第112步，凝闭步骤被停止，切割步骤被启动。同时，程序模块会探测热切割电阻丝和凝闭工作面之间的电阻，一旦该电阻骤升，则预示着切割完毕。在第113步，控制系统会检查组织状态。如果判定切割完成，整个过程结束。如否，程序会停留在第112步，直到判定切割完成。对“凝闭无切割”模式来说，只有121和122两个相关步骤。

与现有技术相比，本发明提供的基于反馈的电外科手术的热切割装置及方法能够结合实时反馈及闭环控制，凝闭和切割将非常可靠，提高了手术安全性；能够简化手术步骤，减少手术时间，提高手术效率；同时也取消了传统机械切割结构中复杂的传动机构，降低了器械成本。此外，本发明提供的装置及方法也适合被集成到机器人手术相关的电外科手术机械臂中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种基于反馈的热切割装置及方法，包含外科腔镜双极器械、脚踏开关及发生器；

其特征在于，所述外壳腔镜双极器械包括外壳、手柄、旋转轮、开关装置以及延伸杆、一对360°可旋转的钳头；所述外壳在所述手柄的上方，所述开关设置在手柄上，所述旋转轮设置在所述外壳上，所述外壳与延伸杆一端相连接，所述延伸杆的另外一端连接所述一对360°可旋转的钳头；所述旋转轮旋转控制所述360°可旋转的钳头；所述手夹持360°可旋转的钳头；所述360°可旋转的钳头的对应的上下表面上分别装配导电凝闭工作面和热切割电阻丝；所述外壳腔镜双极器械和脚踏开关分别通过导线及连接到发生器上。

2.如权利要求1所述的热切割装置，其特征在于，所述开关装置包括两个按键，其中，第一按键控制操作组织凝闭结合自动热切割，第二按键控制操作组织凝闭且不带自动热切割。

3.如权利要求2所述的热切割装置，其特征在于，所述发生器包含高频电源模块，直流电源模块和控制系统；所述高频电源模块供电给所述电凝闭工作面用以凝闭组织；直流电源模块供电给所述热切割电阻丝。

4.如权利要求3所述的热切割装置，其特征在于，所述控制系通过闭环反馈检测凝闭以及切割状态，并对组织凝闭及切割实时能量进行调节，对凝闭状态退出进行判定，对切割状态开始进行判定以及对切割状态退出进行判定。

5.如权利要求1所述的热切割装置，其特征在于，所述一对360°可旋转的钳头，各自分别包含钳口外壳、绝缘层、导电凝闭工作面、绝缘支架以及热切割电阻丝；所述钳口外壳和所述凝闭工作面为金属材料，两者被所述绝缘层绝缘隔离；所述导电凝闭工作面上竖直的凹槽中放置有热切割电阻丝。

6.如权利要求5所述的热切割装置，其特征在于，所述绝缘支架由陶瓷构成，用以隔绝所述凝闭工作面和热切割电阻丝之间的热传导和电流。

7.如权利要求6所述的热切割装置，其特征在于，所述热切割电阻丝由高阻抗材料；所述热切割电阻丝的直径范围为0.15mm-0.4mm；所述凝闭工作面和热切割电阻丝用防粘涂层进行防粘处理。

8.如权利要求7所述的热切割装置，其特征在于，所述360°可旋转的钳口的上下部分具有对称结构以及相同的组成；两个上下所述的导电凝闭工作面的远端通过电缆线分别连接到发生器；两条所述热切割电阻丝的远端分别通过电缆线分别连接到发生器，近端则由低阻抗金属物质，如铜、银或其他合适的物质连接；电缆线连接金属物质及发生器，用以检测在切割过程中的反馈。

9.如权利要求8所述的热切割装置，其特征在于，钳口通过所述手柄控制，绝缘支架插入钳口凹槽并高出凝闭工作面。

10.如权利要求9所述的热切割装置，其特征在于，在凝闭过程中，所述热切割电阻丝功能被关闭，高频能量通过凝闭工作面加载；在切割过程中，直流电被加载在热切割电阻丝上，引发迅速升温并切割，凝闭工作面作为探测电极，探测组织的切割状态。

11.如权利要求10所述的热切割装置，其特征在于，所述钳口延伸出的电缆线连入发生器不同模块；其中，高频电源模块通过电缆线分别连接到凝闭工作面；直流电源模块通过电缆线分别连接到热切割电阻丝的远端。

12.如权利要求11所述的热切割装置，其特征在于，所述控制系统由凝闭阻抗探测模块和切割阻抗探测模块组成；所述凝闭阻抗探测模块通过导线分别连接到凝闭工作面；凝闭阻抗探测模块与高频电源模块分离，或凝闭阻抗探测模块集成到高频电源模块中。

13.如权利要求12所述的热切割装置，其特征在于，所述切割阻抗探测模块通过电缆线分别连接到凝闭工作面以及连接金属物；所述凝闭阻抗探测模块检测组织在凝闭过程中的状态并输出控制信号至高频电源模块、直流电源模块以及切割阻抗探测模块；切割阻抗探测模块检测组织在切割过程中的状态并发出控制信号到直流电源模块。

一种基于反馈的热切割方法，具体步骤如下：

步骤10，控制系统首先判断被选择功能，来决定启动对应步骤；

步骤11，对步骤10的结果进行判定，若为凝闭结合切割模式，启动凝闭步骤和组织状态探测111；若为凝闭无切割模式，启动凝闭步骤探测121。

步骤111，判断组织的状态，从而决定组织是否凝闭完好；如否，程序将停留在第11步，并通过实时反馈调节高频电源的输出，从而提供迅速及可靠的凝闭效果；

步骤112，根据步骤111的循环判断，如组织凝闭完好，则停止凝闭步骤，同时启动切割步骤；

步骤113：进一步探测热切割电阻丝和凝闭工作面之间的电阻，若一旦该电阻骤升，控制系统会检查组织状态。如判定切割完成，整个过程结束；如否，程序会重复地112步骤，直到判定切割完成。

步骤121，判断组织的状态，从而决定组织是否凝闭完好；如否，程序将停留在第11步，并通过实时反馈调节高频电源的输出，从而提供迅速及可靠的凝闭效果；

步骤122，根据步骤121的循环判断，如组织凝闭完好，则停止凝闭步骤。