CN111437031A - 电外科手术系统和手术电极 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电外科手术系统和手术电极。通过高频能量控制装置生成并输出第一高频电信号，并通过预定的阻抗的传输线缆将所述第一高频电信号传输至手术电极，手术电极对所述第一高频电信号进行升压处理以获取第二高频电信号，并对人体组织进行操作。由此，可以减少电外科手术系统的能量损耗和辐射干扰，使得与人体的阻抗匹配更加准确。

Description

电外科手术系统和手术电极
技术领域
本发明涉及电外科技术领域，尤其涉及一种电外科手术系统和手术电极。
背景技术
电外科手术是以高频电流的凝固和烧灼作用施行的手术治疗方法。一般对皮肤的作用是将热传导给组织，或通过电流在组织产生热反应。在皮肤外科手术中常用的电外科方法是电凝和电切割，与普通外科的使用方法相同，而电灼、电干燥和电烙在皮肤科可与其他治疗方法结合使用。
电外科手术系统一般包括高频能量控制装置、传输线缆和手术电极。现有技术是通过高频能量控制装置生成高频低压信号，并对高频低压信号进行升压处理和阻抗匹配以输出高频高压信号，然后通过传输线缆将高频高压信号传输到手术电极，手术电极仅作为功能实现执行单元，控制输出对应的能量。
但是，传输线缆一般都比较长，在手术中，高频高压信号经由较长的传输线缆到达手术电极时，阻抗会发生变化，从而导致不能和人体达到很好的阻抗匹配，同时高频高压信号在阻抗不匹配的情况下会产生较大的能量损耗和辐射干扰，对手术的造成负面影响。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种电外科手术系统和手术电极，可以减少电外科手术系统的能量损耗和辐射干扰，使得与人体的阻抗匹配更加准确。
第一方面，本发明实施例提供了一种电外科手术系统，所述系统包括：
高频能量控制装置，被配置为生成并输出第一高频电信号；
传输线缆，被配置为通过预定的阻抗传输所述第一高频电信号；以及
手术电极，被配置为对所述第一高频电信号进行升压处理以获取第二高频电信号，并对人体组织进行操作。
优选地，所述高频能量控制装置包括：
控制单元，被配置为生成控制信号；
高频功放单元，受控于所述控制信号生成对应的第一高频电信号；以及
第一对接单元，被配置为将所述第一高频电信号输出到所述传输线缆。
优选地，所述手术电极包括：
第二对接单元，被配置为从所述传输线缆接收所述第一高频电信号；
阻抗匹配升压单元，被配置为对所述第一高频电信号进行升压处理以获取第二高频电信号；以及
手术刀头，被配置为根据所述第二高频电信号对人体组织进行操作。
优选地，所述高频能量控制装置还包括：
保护单元，被配置为检测所述高频功放单元的工作温度和/或输出功率，响应于所述工作温度和/或所述输出功率异常，进行保护处理。
优选地，所述高频能量控制装置还包括：
第一供电单元，被配置为根据外部输入电压生成第一供电信号，所述第一供电信号用于为所述高频功放单元供电；以及
第二供电单元，被配置为根据外部输入电压生成第二供电信号，所述第二供电信号用于为所述控制单元和所述保护单元供电；
其中，所述保护单元还被配置为检测所述第一供电单元的电流，响应于所述第一供电单元的电流异常，进行保护处理。
优选地，所述系统还包括：
中性电极，被配置为连接人体组织；
所述高频能量控制装置还包括：
中性电极对接单元，被配置为连接所述中性电极；
其中，所述保护单元还被配置为检测所述中性电极对接单元与人体组织的接触面积，响应于所述接触面积异常，进行保护处理。
优选地，所述手术电极还包括：
功能指揿开关，被配置为对操作类型及其启动或停止进行识别以获取操作信号，所述操作类型包括切割、凝血和消融。
优选地，所述保护单元还被配置为通过所述传输线缆接收所述操作信号。
其中，所述控制单元被配置为根据所述操作信号生成对应的控制信号。
优选地，所述控制单元还被配置为检测所述手术电极的有效期。
第二方面，本发明实施例提供了一种电手术电极，所述手术电极包括：
第二对接单元，被配置为接收第一高频电信号；
阻抗匹配升压单元，被配置为对所述第一高频电信号进行升压处理以获取第二高频电信号；
手术刀头，被配置为根据所述第二高频电信号对人体组织进行操作。
优选地，所述手术电极还包括：
功能指揿开关，被配置为对操作类型及其启动或停止进行识别以获取操作信号，所述操作类型包括切割、凝血和消融。
本发明实施例的技术方案通过高频能量控制装置生成并输出第一高频电信号，并通过预定的阻抗的传输线缆将所述第一高频电信号传输至手术电极，手术电极对所述第一高频电信号进行升压处理以获取第二高频电信号，并对人体组织进行操作。由此，可以减少电外科手术系统的能量损耗和辐射干扰，使得与人体的阻抗匹配更加准确。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是本发明实施例的电外科手术系统的结构示意图；
图2是本发明实施例的高频能量控制装置的结构示意图；
图3是本发明实施例的手术电极的结构示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
除非上下文明确要求，否则在说明书的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1是本发明实施例的电外科手术系统的结构示意图，如图1所示，高频能量控制装置1、传输线缆2、手术电极3和中性电极4。其中，高频能量控制装置1被配置为生成并输出第一高频电信号。传输线缆2与高频能量控制装置1和手术电极3连接，被配置为通过预定的阻抗将所述第一高频电信号传输至手术电极3。手术电极3被配置为对所述第一高频电信号进行升压处理以获取第二高频电信号，并对人体组织进行操作。中性电极4用于连接人体组织和高频能量控制装置1，以形成回路。
在本实施例中，所述第一高频电信号为高频低压信号。
在本实施例中，所述第二高频电信号为高频高压信号。
进一步地，所述第二高频电信号的电压值可以是所述第一高频电信号的数倍。
在本实施例中，传输线缆2连接在高频能量控制装置1和手术电极3之间，被配置为通过预定的阻抗传输所述第一高频电信号。
在本实施例中，手术电极3被配置为对所述第一高频电信号进行升压处理以获取第二高频电信号，并对人体组织进行操作。
在一个具体的实现方式中，第一高频电信号的频率范围为20kHz～5MHz，电压范围为100V～250V，传输线缆2为50Ω的匹配线缆，且手术电极3的变压器匝数比为1：4，由此，可以对第一高频电信号的电压放大4倍，阻抗放大16倍，进而使得第二高频电信号的电压为400V～1000V，阻抗匹配为800Ω。人体阻抗范围大致为100Ω～2000Ω，匹配阻抗为800Ω使得电外科手术系统对大部分组织切割凝血都有一个较好的效果。
本发明实施例的技术方案通过高频能量控制装置生成并输出第一高频电信号，并通过预定的阻抗的传输线缆将所述第一高频电信号传输至手术电极，手术电极对所述第一高频电信号进行升压处理以获取第二高频电信号，并对人体组织进行操作。由此，可以减少电外科手术系统的能量损耗和辐射干扰，使得与人体的阻抗匹配更加准确。
进一步地，图2是本发明实施例的高频能量控制装置的结构示意图。如图2所示，本发明实施例的高频能量控制装置1包括控制单元11、高频功放单元12、第一对接单元13、保护单元14、第一供电单元15、第二供电单元16、滤波单元17、中性电极对接单元18和人机交互单元19。
在本实施例中，滤波单元17连接电源，用于接收电源的外部输入电压Vac，并对外部输入电压Vac进行滤波，以使得高频能量控制装置满足EMC(电磁兼容性，Electromagnetic Compatibility)要求。EMC是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁骚扰不能超过一定的限值；另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁骚扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。
优选地，所述电源可以是220V或380V的交流市电。
可选地，高频能量控制装置还包括电源开关(图中未示出)，连接在电源与滤波单元17之间，用于控制高频能量控制装置开始或停止工作。
在本实施例中，第一供电单元15被配置为根据外部输入电压Vac生成第一供电信号V1，所述第一供电信号V1用于为所述高频功放单元12供电。
在本实施例中，高频功放单元12被配置为根据控制信号生成对应的第一高频电信号V1。
在一个可选的实现方式中，高频功放单元可以包括可调DC/DC变换器、逆变器和滤波电路。其中，可调DC/DC变换器用于根据控制信号将第一供电电压转换为指定的直流电压并输出给逆变器。逆变器将直流电压斩波成不同频率及不同脉宽的高频交流方波电压。滤波电路将高频交流方波电压转化成第一高频电信号并输出。
在本实施例中，第一对接单元13与所述高频功放单元12的输出端连接，被配置为输出所述第一高频电信号V1。
进一步地，第一对接单元13与传输线缆2连接，被配置为将所述第一高频电信号V1传输至所述传输线缆2。
在本实施例中，中性电极对接单元18连接中性电极4和高频功放单元12，以使得形成回路。
在本实施例中，第二供电单元16被配置为根据外部输入电压Vac生成第二供电信号V2，所述第二供电信号用于为所述控制单元11和保护单元14供电。
在本实施例中，保护单元14用于检测电外科手术系统的异常情况，响应于电外科手术系统工作异常，进行保护处理。
进一步地，保护单元14可以对第一供电单元15进行过流保护。具体地，保护单元14获取所述第一供电单元15的工作电流Is，检测所述工作电流Is是否超过预定阈值，响应于工作电流Is超过预定阈值，则控制所述第一供电单元15停止工作。
进一步地，保护单元14可以对高频功放单元12进行过热保护。具体地，保护单元14实时检测所述高频功放单元12的工作温度T，检测所述工作温度T是否超过预定阈值，响应于工作温度T超过预定阈值，则生成保护信号Vd控制所述高频功放单元12停止工作。
进一步地，保护单元14可以对高频功放单元12进行能量超差保护。具体地，保护单元14实时检测所述高频功放单元12的输出功率P，检测所述功率P是否超过预定阈值，响应于功率P超过预定阈值，则生成保护信号Vd控制所述高频功放单元12停止工作。可选地，保护单元14通过获取所述高频功放单元12的输出电流和输出电压以计算输出功率。
进一步地，保护单元14可以对中性电极4的接触面积进行报警保护。具体地，中性电极4实时获取接触面积检测信号Va，并通过中性电极对接单元18发送至保护单元14，保护单元14实时检测所述接触面积检测信号Va是否超过预定阈值，响应于接触面积检测信号Va超过预定阈值，则生成保护信号控制所述人机交互单元19发出报警信号。
在本实施例中，人机交互单元19包括触摸屏和扬声器，其中触摸屏用于显示数据和接收输入信号。扬声器用于输出手术过程中的各种提示音，例如中性电极未连接好等提示，使整个手术更加安全。
进一步地，用户可以通过触摸屏或其它输入设备(例如键盘等)选择操作类型，所述操作类型包括切割、凝血和消融等。人机交互单元19将所述操作类型发送至控制单元11，控制单元11根据所述操作类型生成对应的控制信号Vc，以控制所述高频功放单元12输出对应的第一高频电信号V1。
图3是本发明实施例的手术电极的结构示意图。如图3所示，手术电极包括第二对接单元31、阻抗匹配升压单元32、功能指揿开关33和手术刀头34。其中，第二对接单元31被配置为接收第一高频电信号。阻抗匹配升压单元32被配置为对所述第一高频电信号进行升压处理以获取第二高频电信号。手术刀头34被配置为根据所述第二高频电信号对人体组织进行操作。功能指揿开关33被配置为对操作类型及其启动或停止进行识别以获取操作信号，所述操作类型包括切割、凝血和消融。
在本实施例中，第一对接单元13与传输线缆2的一端连接，第二对接单元31与传输线缆2的另一端连接，被配置为通过所述传输线缆2接收第一高频电信号V1。
在本实施例中，阻抗匹配升压单元32被配置为对所述第一高频电信号V1进行升压处理以完成阻抗匹配。
可选地，所述阻抗匹配升压单元32为变压器。
在一个具体的实现方式中，第一高频电信号的电压范围为100V～250V，传输线缆2为50Ω的匹配线缆，且手术电极3的变压器匝数比为1：4，由此，可以对第一高频电信号的电压放大4倍，阻抗放大16倍，进而使得第二高频电信号的电压为400V～1000V，阻抗匹配为800Ω。人体阻抗范围大致为100Ω～2000Ω，匹配阻抗为800Ω使得电外科手术系统对大部分组织切割凝血都有一个较好的效果。
由此，可以通过阻抗匹配升压单元32完成升压和阻抗匹配。
在本实施例中，手术刀头34被配置为对人体组织进行操作。
进一步地，所述手术刀头34设置有涂层，以避免手术过程中手术刀头与人体组织粘连。
在本实施例中，指揿功能开关33对操作类型及其启动或停止进行识别以获取操作信号，所述操作类型包括切割、凝血和消融。具体地，用户可以通过指揿功能开关33的按键选择启动或停止对应的操作功能，功能指揿开关33获取对应的操作信号。
进一步地，功能指揿开关33将获取到的操作信号通过传输线缆发送至保护单元14，保护单元14识别对应的操作功能，并发送至控制单元11，控制单元生成对应的控制信号，以控制高频功放单元12输出对应的第一高频信号。
进一步地，手术电极3还包括各种传感器(例如温度传感器等)，通过传感器获取手术过程中人体组织的各种参数，并将所述参数通过传输线缆发送至控制单元11，控制单元11将所述参数经过处理后通过人机交互单元19显示，以使得的用户可以实时获取手术过程中的各种情况，提高手术的成功率和安全性。
优选地，手术电极3为一次性手术电极，以避免手术中的交叉感染。
具体地，可以通过在所述手术电极3中设置销毁模块，在第一次将所述手术电极3连接至高频能量控制装置后，销毁装置能够使得高频信号从高频能量控制装置1发送至手术电极3。在将所述手术电极3拆卸后，销毁装置将通路断开，如果再次安装，手术电极3将无法接通。进而使得手术电极只能使用一次。
进一步地，控制单元11还用于检测手术电极3的有效期，当检测到所述手术电极3已经被使用过之后，通过人机交互单元向用户发出提示。可选地，控制单元11可以通过检测手术电极中的销毁装置来检测有效期。
本发明实施例通过高频能量控制装置生成并输出第一高频电信号，并通过预定的阻抗的传输线缆将所述第一高频电信号传输至手术电极，手术电极对所述第一高频电信号进行升压处理以获取第二高频电信号，并对人体组织进行操作。由此，可以减少电外科手术系统的能量损耗和辐射干扰，使得与人体的阻抗匹配更加准确。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电外科手术系统，其特征在于，所述系统包括：
高频能量控制装置，被配置为生成并输出第一高频电信号；
传输线缆，被配置为通过预定的阻抗传输所述第一高频电信号；以及
手术电极，被配置为对所述第一高频电信号进行升压处理以获取第二高频电信号，并对人体组织进行操作。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高频能量控制装置包括：
控制单元，被配置为生成控制信号；
高频功放单元，受控于所述控制信号生成对应的第一高频电信号；以及
第一对接单元，被配置为将所述第一高频电信号输出到所述传输线缆。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述手术电极包括：
第二对接单元，被配置为从所述传输线缆接收所述第一高频电信号；
阻抗匹配升压单元，被配置为对所述第一高频电信号进行升压处理以获取第二高频电信号；以及
手术刀头，被配置为根据所述第二高频电信号对人体组织进行操作。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述高频能量控制装置还包括：
保护单元，被配置为检测所述高频功放单元的工作温度和/或输出功率，响应于所述工作温度和/或所述输出功率异常，进行保护处理。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述高频能量控制装置还包括：
第一供电单元，被配置为根据外部输入电压生成第一供电信号，所述第一供电信号用于为所述高频功放单元供电；以及
第二供电单元，被配置为根据外部输入电压生成第二供电信号，所述第二供电信号用于为所述控制单元和所述保护单元供电；
其中，所述保护单元还被配置为检测所述第一供电单元的电流，响应于所述第一供电单元的电流异常，进行保护处理。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
中性电极，被配置为连接人体组织；
所述高频能量控制装置还包括：
中性电极对接单元，被配置为连接所述中性电极；
其中，所述保护单元还被配置为检测所述中性电极对接单元与人体组织的接触面积，响应于所述接触面积异常，进行保护处理。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述手术电极还包括：
功能指揿开关，被配置为对操作类型及其启动或停止进行识别以获取操作信号，所述操作类型包括切割、凝血和消融。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述保护单元还被配置为通过所述传输线缆接收所述操作信号；
其中，所述控制单元被配置为根据所述操作信号生成对应的控制信号。
9.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制单元还被配置为检测所述手术电极的有效期。
10.一种手术电极，其特征在于，所述手术电极包括：
第二对接单元，被配置为接收第一高频电信号；
阻抗匹配升压单元，被配置为对所述第一高频电信号进行升压处理以获取第二高频电信号；
手术刀头，被配置为根据所述第二高频电信号对人体组织进行操作。
11.根据权利要求10所述的手术电极，其特征在于，所述手术电极还包括：
功能指揿开关，被配置为对操作类型及其启动或停止进行识别以获取操作信号，所述操作类型包括切割、凝血和消融。
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CN112336448B (zh) * 2020-11-05 2021-12-28 上海倍可达医疗科技有限公司 不可逆电穿孔电路、心脏不可逆电穿孔装置

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