CN110495945B - 电外科自适应能量控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种电外科自适应能量控制系统及其控制方法，是由一处理模块通过接收一电压电流测定模块测定出的一初始电压值及一初始电流值计算一初始人体阻抗值，并根据初始人体阻抗值产生一初始输出功率值，且根据初始输出功率值控制一电极模块的输出功率。如此一来，本发明在接收开始作动时并不会即刻产生输出功率，而是计算初始人体阻抗值，再产生对应的初始输出功率值。从而避免了当病灶位置因为固定输出功率，造成病灶位置的人体细胞组织被碳化、结痂或脱落，使得病灶位置的受创面积扩大、大量出血、甚至是穿孔的情况。

Description

电外科自适应能量控制系统及其控制方法

技术领域

本发明是一种能量控制系统及其控制方法，尤指一种电外科自适应能量控制系统及其控制方法。

背景技术

随着科技进步，在外科手术上发展出一种电外科手术装置，利用电能量进行手术治疗。请参阅图5所示，例如一高频电刀系统30，用于取代传统的机械式刀片，该高频电刀系统30是一种利用高频电能量通过人体40释放的方式进行手术治疗。当该高频电刀系统30的作用电极31接触人体40的病灶时，该高频电刀系统30的该高频电刀主机32通过一导线33、该作用电极31、该人体40、一回路电极板34及该回路导线35形成一回路。接着该高频电刀主机32通过该导线33将高频电能量传送至该作用电极31，使该高频电能量通过人体40传导至手术台50上的回路电极板34，且该高频电能量通过该回路电极板34及回路导线35传导回高频电刀主机32，使得该高频电刀系统30的作用电极31产生高温，用于治疗人体40的病灶。

当该高频电刀系统30作切割使用时，产生热效应的作用电极31使人体40的细胞膨胀、气化及爆裂，从而达到切割的目的。而当该高频电刀系统30作电凝使用时，产生热效应的作用电极31使人体40的细胞被加热成干燥的组织而非气化，没爆裂的细胞被一层干燥的组织附盖在下面，从而达到凝血的目的。

由于该高频电刀系统30仅有在该作用电极31与人体40的病灶接触时才会形成回路，并产生高温用于治疗人体40的病灶，进行切割与凝血。因此，该高频电刀系统30有助于医生在外科手术时，控制对人体40造成的创伤范围，让手术后的病人能快速复原。

且由于集肤效应(skin effect)的特征，当高频能量流经人体40时，能扩散透过人体40表面传导至该回路电极板34，避免能量过于集中而造成人体40受伤。

然而，请参与图6所示，现有技术的高频电刀系统30控制输出的高频电能量的方式是通过功率补偿的方式，固定输出功率不变，也就是说，无论人体40的病灶的位置为何，皆以相同的输出功率，也就是固定该高频电刀的作用电极31的温度，对人体40病灶进行手术治疗。

人体40各个部位的人体阻抗并不相同，且人体40各个部位的细胞开始膨胀、气化与爆裂的温度也有所不同，但医生使用现有技术的高频电刀系统30在进行手术治疗人体40不同位置的病灶时，皆是以相同的输出功率，也就是通过相同的温度对不同位置的病灶进行手术治疗。如此一来，当医生使用现有技术的高频电刀系统30进行手术治疗的病灶位置开始膨胀、气化与爆裂的温度较低时，代表病灶位置所能承受的温度较低。因此，虽该高频电刀系统30的作用电极31的温度并未改变，但因为病灶位置所能承受的温度较低，造成病灶位置的人体40细胞组织被碳化、结痂或脱落，使得病灶位置的受创面积扩大、大量出血、甚至是穿孔。因此现有技术的高频电刀的输出功率的控制方式有必要作进一步的改良。

发明内容

本发明提供一种电外科自适应能量控制系统及其控制方法，用于控制一电极模块的输出功率，该电外科自适应能量控制系统包含：

一实体开关模块，用于产生一开关信号；

一电源模块，用于提供一第一电能量；

一电源转换模块，电连接至该电源模块，用于将该第一电能量转换成一第二电能量输出；

一处理模块，电连接至该实体开关模块，以接收该开关信号，并电连接至该电源转换模块，以接收该第一电能量，且该处理模块进一步电连接至该电源转换模块，以控制该电源转换模块的启闭；

一电极模块，电连接至该处理模块，受控于该处理模块，由该处理模块控制该电极模块的输出功率；其中当该处理模块接收到该实体开关模块产生的开关信号时，该处理模块控制该电源转换模块开启，使该电源转换模块输出该第二电能量至该电极模块；

一回路检测模块，电连接至该处理模块；

一电压电流测定模块，电连接至该电极模块，以测定一人体电流值及一人体电压值，并电连接至该处理模块，以传送测定出的该电流值及该电压值至该处理模块；

其中当该处理模块接收到该开关信号控制该电源转换模块开启，以输出该第二电能量至该电极模块时，该处理模块接收该电压电流测定模块测定出的人体电压值及人体电流值作为一初始电压值及一初始电流值，并根据该初始电压值及该初始电流值计算一初始人体阻抗值；该处理模块根据该初始人体阻抗值产生一初始输出功率值，且该处理模块根据该初始输出功率值控制该电极模块的输出功率。

如前所述的电外科自适应能量控制系统的处理模块进一步重新接收该电压电流测定模块测定出的人体电压值及人体电流值作为一当前电压值及一当前电流值，并根据该当前电压值及该当前电流值计算一当前人体阻抗值。且该处理模块计算该当前人体阻抗值与该初始人体阻抗值的差值，并根据该差值产生一当前输出功率值，且该处理模块根据该当前输出功率值控制该电极模块的输出功率。

如前所述的电外科自适应能量控制系统的处理模块在接收该电压电流测定模块测定出的人体电压值及人体电流值作为该初始电压值及该初始电流值前，先接收该电压电流测定模块测定出的电流值作为一启动电流值，并判断该启动电流值是否大于一启动电流判断值。且当该启动电流值大于该启动电流判断值时，该处理模块才接收该电压电流测定模块测定出的人体电压值及人体电流值作为该初始电压值及该初始电流值。

如前所述的电外科自适应能量控制系统的处理模块中预设有一人体阻抗与输出功率对照表。且当该处理模块计算出该初始人体阻抗值时，是通过查表法根据该初始人体阻抗值及该人体阻抗与输出功率对照表产生该初始输出功率值。

如前所述的电外科自适应能量控制系统的处理模块中预设有一差值与输出功率对照表。且当该处理模块计算出该当前人体阻抗值与该初始人体阻抗值的差值时，该处理模块是通过查表法根据该差值及该差值与输出功率对照表产生该当前输出功率值。

该电外科自适应能量控制系统的控制方法是由一处理模块所执行，当该处理模块接收到一实体开关模块产生的一开关信号而控制一电源转换模块开启，以输出一第二电能量至一电极模块时，由该处理模块执行该控制方法，该控制方法包含有以下步骤：

接收一电压电流测定模块测定出的人体电压值及人体电流值作为一初始电压值及一初始电流值；

根据该初始电压值及该初始电流值计算一初始人体阻抗值；

根据该初始人体阻抗值产生一初始输出功率值；

根据该初始输出功率值控制一电极模块的输出功率。

如前所述的电外科自适应能量控制系统的控制方法是由该处理模块进一步执行以下步骤：

接收该电压电流测定模块测定出的人体电压值及人体电流值作为一当前电压值及一当前电流值；

根据该当前电压值及该当前电流值计算一当前人体阻抗值；

计算该当前人体阻抗值与该初始人体阻抗值的差值；

根据该差值产生一当前输出功率值；

根据该当前输出功率值控制该电极模块的输出功率。

如前所述的电外科自适应能量控制系统的控制方法在由该处理模块执行「接收该电压电流测定模块测定出的人体电压值及人体电流值作为一初始电压值及一初始电流值」的步骤前，先由该处理模块执行以下步骤：

接收该电压电流测定模块测定出的电流值作为一启动电流值；

判断该启动电流值是否大于一启动电流判断值；

当该启动电流值大于该启动电流判断值时，才由该处理模块执行「接收该电压电流测定模块测定出的人体电压值及人体电流值作为该初始电压值及该初始电流值」的步骤。如前所述的电外科自适应能量控制系统的控制方法中的初始输出功率值是通过查表法根据该初始人体阻抗值及一人体阻抗与输出功率对照表产生。

如前所述的电外科自适应能量控制系统的控制方法中的当前输出功率值是通过查表法根据该差值与一差值与输出功率对照表产生。

本发明的电外科自适应能量控制系统及其控制方法是于该处理模块接收到该开关信号而控制该电源转换模块开启，以输出该第二电能量至该电极模块时，该处理模块是先根据接收到的初始电流值及初始电压值计算出对应的初始人体阻抗值，并根据该初始人体阻抗值产生该初始输出功率值，接着再根据该初始输出功率值控制该电极模块的输出功率。也就是说，本发明的电外科自适应能量控制系统在一开始作动时，并不会即刻产生输出功率，而是先通过计算出该初始人体阻抗值后，再根据该初始人体阻抗值产生对应的初始输出功率值。由于当该电极模块接触到人体的病灶的位置不同时，所计算出的人体阻抗也会不同，因此该电极模块的输出功率，也就是该电极模块的温度，也会随着该电极模块接触到的人体病灶位置不同之改变，以提供该电极模块接触到的人体病灶位置所能承受且合适的初始输出功率。从而避免了当病灶位置所能承受的温度较低时，因为固定输出功率造成病灶位置的人体细胞组织被碳化、结痂或脱落，使得病灶位置的受创面积扩大、大量出血、甚至是穿孔的情况。

附图说明

图1是本发明电外科自适应能量控制系统的方块示意图。

图2是本发明电外科自适应能量控制系统的控制方法的流程示意图。

图3是本发明电外科自适应能量控制系统的输出功率与人体阻抗关系的折线图。

图4是本发明电外科自适应能量控制系统的控制方法的流程示意图。

图5是现有技术的电外科手术装置的示意图。

图6是现有技术的电外科手术装置的输出功率与人体阻抗关系的折线图。

附图符号说明

10 电外科自适应能量控制系统

12 电源模块 13 电源转换模块

14 处理模块 15 电极模块

16 回路检测模块 17 电压电流测定模块

20 人体

30 高频电刀系统

31 作用电极 32 高频电刀主机

33 导线 34 回路电极板

35 回路导线

40 人体

50 手术台

具体实施方式

以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。

请参阅图1所示，本发明提供一种电外科自适应能量控制系统10及其控制方法，用于控制电外科手术装置的输出功率，该电外科自适应能量控制系统10包含一实体开关模块11、一电源模块12、一电源转换模块13、一处理模块14、一电极模块15、一回路检测模块16及一电压电流测定模块17。

该实体开关模块11用于产生一开关信号。该电源模块12用于提供一第一电能量。该电源转换模块13电连接至该电源模块12，且该电源转换模块13接收该第一电能量并将该第一电能量转换成一第二电能量输出。其中该第一电能量是一低压电能量，而该第二电能量是一高压电能量。该处理模块14电连接至该实体开关模块11，以接收该开关信号，并电连接至该电源模块12，以接收该第一电能量，且该处理模块14进一步电连接至该电源转换模块13，以控制该电源转换模块13的启闭。

该电极模块15电连接至该处理模块14，受控于该处理模块14，由该处理模块14控制该电极模块15的输出功率，且该电极模块15电连接至该电源转换模块13。当该处理模块14接收到该实体开关模块11产生的开关信号时，该处理模块14控制该电源转换模块13开启，使该电源转换模块13输出该第二电能量至该电极模块15。该回路检测模块16电连接至该处理模块14。该电压电流测定模块16电连接至该电极模块15，以测定一人体电流值及一人体电压值，并电连接至该处理模块14，将测定出的该人体电流值及该人体电压值传送至该处理模块14。

请一并参阅图2所示，该电外科自适应能量控制系统的控制方法是当该处理模块14接收到该实体开关模块11产生的开关讯号控制该电源转换模块13开启，以输出该第二电能量至该电极模块15时，由该处理模块14执行以下步骤：

步骤S201：接收该电压电流测定模块17测定出的人体电压值及人体电流值作为一初始电压值及一初始电流值；

步骤S202：根据该初始电压值及该初始电流值计算一初始人体阻抗值；

步骤S203：根据该初始人体阻抗值产生一初始输出功率值；

步骤S204：根据该初始输出功率值控制该电极模块15的输出功率。

举例来说，该实体开关模块11可能是一个脚踩开关，当使用者脚踩下时便会产生该开关信号，或该开关模块13可能是一个按压开关，直接设置在该电极模块15上，当使用者手持该电极模块15时，可直接用手按压该电极模块15上面的按压开关，使该实体开关模块11产生该开关信号。而该电极模块15可能是一个外观呈笔状且其头部呈尖端设置，方便使用者手持该电极模块15且方便使用者以其头部接触人体20病灶，头部呈尖端设置可避免接触到人体20病灶以外的部位。

当该处理模块14接收到该开关信号而控制该电源转换模块13开启，以输出该第二电能量至该电极模块14时，首先，该处理模块14接收该电压电流测定模块17测定出的该初始电压值及该初始电流值(步骤S201)，并根据奥姆定律计算出该初始人体阻抗值(步骤S202)，且根据该初始人体阻抗值产生该初始输出功率值(步骤S203)。举例来说，该处理模块14中预设有一人体阻抗与输出功率对照表，当该处理模块14计算出该初始人体阻抗值时，该处理模块14是通过查表法根据该初始人体阻抗值及该人体阻抗与输出功率对照表产生对应的该初始输出功率值(步骤S204)。

由于人体20不同位置的人体阻抗值皆不相同。如此一来，即可根据计算出的人体阻抗值，判断该电极模块15接触到的人体20病灶的位置是何处，从而产生对应的初始输出功率值，避免一开始接触时的温度过高，造成病灶位置的人体20细胞组织被碳化、结痂或脱落。

请参阅图3所示，因此，当该处理模块14根据该初始电压值及该初始电流值计算出的初始人体阻抗值不同时，该处理模块14对应产生的该电极模块15的初始输出功率值也会不同。举例来说，当该处理模块14计算出的人体阻抗值越高时，所对应产生的该电极模块15的输出功率会越低。

接着，该处理模块14根据该初始输出功率值控制该电极模块15的输出功率。由于电外科手术装置的电极模块15是用于将电能量转换成热能量输出，因此该电极模块15的输出功率是以热能量的方式呈现。也就是说，该处理模块14根据该初始输出功率控制该电极模块15的输出功率就是控制该电极模块的温度。

该处理模块14重新接收该电压电流模块17测定出的该当前电压值及该当前电流值，且根据奥姆定律计算出该当前人体阻抗值。且该处理模块14进一步计算该当前人体阻抗值与该初始人体阻抗值的差值，并根据该差值产生该当前输出功率值。举例来说，该处理模块14中预设有一差值与输出功率对照表，当该处理模块14计算出该当前人体阻抗值与该初始人体阻抗值的差值时，该处理模块14是通过查表法根据该差值及该差值与输出功率对照表产生对应的该当前输出功率值。

最后，该处理模块14根据该当前输出功率值控制该电极模块15的输出功率。如上所述，由于电外科手术装置的电极模块15的输出功率是以热能量的方式呈现，因此，该处理模块14根据该当前输出功率控制该电极模块15的输出功率就是控制该电极模块的温度。

本发明的电外科自适应能量控制系统10及其控制方法是根据该电压电流测定模块17测定的人体电压值及人体电流值计算出人体阻抗。也就是说，当该电极模块15接触到人体20病灶的位置不同时，所计算出的人体阻抗也会不同。因此该电极模块15的输出功率，也就是该电极模块15的温度，会随着该电极模块15接触到的人体20病灶的位置不同而改变，以提供该电极模块15接触到的人体20病灶位置所能承受且合适的初始输出功率。从而避免了当人体20病灶位置所能承受的温度较低时，因为输出功率固定，造成病灶位置的人体20细胞组织被碳化、结痂或脱落，使得人体20病灶位置的受创面积扩大、大量出血、甚至是穿孔的情况。

此外，请参阅图4所示，当该电外科自适应能量控制系统10产生该初始输出功率而开始作动，并根据该初始输出功率值控制该电极模块15的输出功率时，也就是当外科手术治疗开始进行时，该电外科自适应能量控制系统10的控制方法进一步由该处理模块14执行以下步骤：

步骤S205：接收该电压电流测定模块17测定出的人体电压值及人体电流值作为一当前电压值及一当前电流值；

步骤S206：根据该当前电压值及该当前电流值计算一当前人体阻抗值；

步骤S207：计算该当前人体阻抗值与该初始人体阻抗值的差值；

步骤S208：根据该差值产生一当前输出功率值；

步骤S209：根据该当前输出功率值控制该电极模块15的输出功率。

由于人体20病灶位置的阻抗值会随着其自身的温度而改变，因此在医生通过该电极模块15对人体20病灶进行电切或电凝的手术治疗过程中，人体20病灶位置的温度会根据该电极模块15接触该人体20病灶位置的时间长短而改变，也就是说人体20病灶位置的阻抗值会随着手术进行而不断的在改变。而当人体20病灶位置的阻抗值不同时，代表人体20病灶位置的目前状态，可能即将细胞膨胀、气化及爆裂，又或者该电极模块15与人体20病灶位置的时间接触过长，从而使得人体20病灶位置即将碳化、结痂或脱落。

因此，本发明的外科自适应能量控制系统及其控制方法在进行手术治疗的过程中，会随时测定实时的当前电压值及当前电流值(步骤S205)，并根据测定到的当前电压值及当前电流值计算出该当前人体阻抗值后(步骤S206)，进一步计算该当前人体阻抗值与该初始人体阻抗值的差值(步骤S207)，并根据该差值产生对应的当前输出功率(步骤S208)，以实时调整该电极模块15的输出功率(步骤S209)。如此一来，本发明的外科自适应能量控制系统及其控制方法能通过自动控制的方式调整手术治疗过程中的输出功率，避免该电极模块15接触的时间过久，造成病灶位置的人体细胞组织被碳化、结痂或脱落，使得病灶位置的受创面积扩大、大量出血、甚至是穿孔的情况。

进一步而言，该电外科自适应能量控制系统10的控制方法在由该处理模块14接收该电压电流测定模块测定出的人体电压值及人体电流值作为一初始电压值及一初始电流值前，先执行以下步骤：

步骤S2001：接收该电压电流测定模块17测定出的电流值作为一启动电流值；

步骤S2002：判断该启动电流值是否大于一启动电流判断值；当该启动电流值大于该启动电流判断值时，执行步骤S201。

由于当该处理模块14接收到该开关信号而控制该电源转换模块13开启，使该电极模块15接收到该第二电能源时，尚无法得知目前该电极模块15是否接触到该人体20，因此该处理模块15是先行判断该启动电流值是否大于该启动电流判断值，当该启动电流值大于该启动电源判断值时，即代表该电极模块15接触到人体20，所以才会有电流产生，接着，该处理模块15才开始执行该控制方法的步骤S201。如此一来，即可避免在该电极模块15尚未接触到该人体20时，就产生输出功率的状况发生。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种电外科自适应能量控制系统，其特征在于，包含：

一实体开关模块，用于产生一开关信号；

一电源模块，用于提供一第一电能量；

一电源转换模块，电连接至该电源模块，用于将该第一电能量转换成一第二电能量输出；

一处理模块，电连接至该实体开关模块，以接收该开关信号，并电连接至该电源转换模块，以接收该第一电能量，且该处理模块进一步电连接至该电源转换模块，以控制该电源转换模块的启闭；

一电极模块，电连接至该处理模块，受控于该处理模块，由该处理模块控制该电极模块的输出功率；其中当该处理模块接收到该实体开关模块产生的开关信号时，该处理模块控制该电源转换模块开启，使该电源转换模块输出该第二电能量至该电极模块；

一回路检测模块，电连接至该处理模块；

一电压电流测定模块，电连接至该电极模块，以测定一人体电流值及一人体电压值，并电连接至该处理模块，以传送测定出的该电流值及该电压值至该处理模块；

其中当该处理模块接收到该开关信号控制该电源转换模块开启，以输出该第二电能量至该电极模块时，该处理模块接收该电压电流测定模块测定出的人体电压值及人体电流值作为一初始电压值及一初始电流值，并根据该初始电压值及该初始电流值计算一初始人体阻抗值；该处理模块根据该初始人体阻抗值产生一初始输出功率值，且该处理模块根据该初始输出功率值控制该电极模块的输出功率；

其中，该处理模块重新接收该电压电流测定模块测定出的人体电压值及人体电流值作为一当前电压值及一当前电流值，并根据该当前电压值及该当前电流值计算一当前人体阻抗值；

该处理模块计算该当前人体阻抗值与该初始人体阻抗值的差值，并根据该差值产生一当前输出功率值，且该处理模块根据该当前输出功率值控制该电极模块的输出功率。

2.根据权利要求1所述的电外科自适应能量控制系统，其特征在于，其中：

该处理模块在接收该电压电流测定模块测定出的人体电压值及人体电流值作为该初始电压值及该初始电流值前，先接收该电压电流测定模块测定出的电流值作为一启动电流值，并判断该启动电流值是否大于一启动电流判断值；

当该启动电流值大于该启动电流判断值时，该处理模块才接收该电压电流测定模块测定出的人体电压值及人体电流值作为该初始电压值及该初始电流值。

3.根据权利要求1所述的电外科自适应能量控制系统，其特征在于，其中：

该处理模块中预设有一人体阻抗与输出功率对照表；

当该处理模块计算出该初始人体阻抗值时，是通过查表法根据该初始人体阻抗值及该人体阻抗与输出功率对照表产生该初始输出功率值。

4.根据权利要求1所述的电外科自适应能量控制系统，其特征在于，其中：

该处理模块中预设有一差值与输出功率对照表；

当该处理模块计算出该当前人体阻抗值与该初始人体阻抗值的差值时，该处理模块是通过查表法根据该差值及该差值与输出功率对照表产生该当前输出功率值。

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