CN113116465A - 超声手术系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超声手术系统，该超声手术系统包括主机、多个超声手柄和超声激发装置，其中：所述主机上设置至少两个手柄插座，每一所述手柄插座与一个所述超声手柄匹配连接；所述主机包括控制模块、超声驱动模块和插座切换模块；所述超声激发装置与所述超声驱动模块信号耦合，该超声激发装置用于触发所述超声驱动模块向所述插座切换模块输出超声能量；所述插座切换模块与所述控制模块信号耦合，该插座切换模块用于根据所述控制模块所产生的选择信号，将所述超声能量从被激活的一个所述手柄插座上输出。本发明的超声手术系统具有制造成本较低、易于维护和体积较小的优势。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种超声手术系统。
背景技术
随着现代医学的快速发展，超声手术设备已经越来越多地应用于临床外科手术治疗中，借助于超声波的三大效应，即热效应、机械效应、空化效应，超声能量已广泛应用于外科手术，其具有切割精细、安全、组织选择性和低温止血等特点，极大的丰富了外科手术的手段，提升了外科手术的质量，一定程度上减轻了患者的病痛。对于不同的治疗目标，所需的超声能量是不相同的，例如，一些神经外科手术中需要超声手术系统提供与超声骨科适配的超声能量，一些肝胆外科手术中需要超声手术系统提供与超声止血适配的超声能量，这就意味着在对于具有多个治疗目标的手术场景中，很可能出现需要频繁切换超声能量的需求。传统超声手术系统的主机上仅具有一个超声手柄接口，且只能输出一种类型的超声能量，显然在具有多个治疗目标的手术场景中，需要预先准备多台超声系统主机，这导致手术的操作复杂度增大，效率降低，所耗费的手术时间和医疗成本较高。
因此，一些现有技术中开始考虑在一个超声手术系统的主机上集成双通道的超声手柄接口，以应对频繁切换超声能量的需求，但此类具有双通道的超声手柄接口的主机结构复杂，制造成本较高，尤其是每一超声手柄接口都需要单独的超声驱动电路来提供超声能量，仍然无法有效降低手术治疗中需所需的医疗成本。
发明内容
为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种超声手术系统，该超声手术系统包括主机、多个超声手柄和超声激发装置，其中：
所述主机上设置至少两个手柄插座，每一所述手柄插座与一个所述超声手柄匹配连接；
所述主机包括控制模块、超声驱动模块和插座切换模块；
所述超声激发装置与所述超声驱动模块信号耦合，该超声激发装置用于触发所述超声驱动模块向所述插座切换模块输出超声能量；
所述插座切换模块与所述控制模块信号耦合，该插座切换模块用于根据所述控制模块所产生的选择信号，将所述超声能量从被激活的一个所述手柄插座上输出。
根据本发明的一个方面，所述超声手术系统中：所述主机还包括与所述手柄插座电耦合的手柄识别模块；所述手柄识别模块，用于识别与所述手柄插座连接的所述超声手柄的类型并产生识别结果，根据所述识别结果触发所述控制模块设定所述超声能量的功率和/或振动频率。
根据本发明的另一个方面，所述超声手术系统中：所述控制模块包括触控屏；所述选择信号根据用户针对在所述触控屏内呈现的计算机图形按键所执行的触控操作而生成。
根据本发明的另一个方面，所述超声手术系统中：所述触控屏配置为显示包含所述识别结果的计算机图形界面。
根据本发明的另一个方面，所述超声手术系统中：所述主机还包括蠕动泵和真空泵；所述蠕动泵，用于根据所述识别结果，在所述超声手柄上伴随所述超声能量输出冲洗；所述真空泵，用于根据所述识别结果，在所述超声手柄上伴随所述超声能量输出负压吸引。
根据本发明的另一个方面，所述超声手术系统中：所述超声能量的功率的取值范围为0W至150W；所述超声能量的振动频率的取值范围为20kHz至60kHz。
根据本发明的另一个方面，所述超声手术系统中：所述超声激发装置是脚踏式开关，所述脚踏式开关通过线缆与所述主机连接；或所述超声激发装置是线缆式手控开关，所述线缆式手控开关设置在所述超声手柄上，并通过线缆与所述主机连接。
根据本发明的另一个方面，所述超声手术系统中：所述超声激发装置是无线开关，所述无线开关可拆卸地设置在所述超声手柄上；所述主机还包括无线接收模块，用于与所述无线开关进行无线配对，以及接收所述无线开关发送的无线信号。
根据本发明的另一个方面，所述超声手术系统中：所述无线开关使用内置的自发电线圈进行供电。
根据本发明的另一个方面，所述超声手术系统中：所述超声手柄对应的功能为超声止血、超声切骨、超声磨骨、超声吸引和超声清创中任一种。
本发明提供的超声手术系统，其主机上设置了至少两个手柄插座，相应地能适配性地插入至少两个超声手柄，可以根据手术的不同需要在手术过程中灵活切换，充分发挥了超声外科技术的综合优势，使手术效率显著提升。同时，所述主机中仅使用一个超声驱动模块产生超声能量，由插座切换模块决定所述超声能量从被激活的一个手柄插座上输出，这使得所述主机上的多个手柄插座所输出的超声能量均由一个超声驱动模块提供，相比现有技术中每一手柄插座对应一个超声驱动模块的主机，本发明的超声手术系统具有制造成本较低、易于维护和体积较小的优势。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性具体实施方式所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是根据本发明的超声手术系统的一个具体实施方式的结构示意图；
图2是图1示出的超声手术系统的另一结构示意图；
图3是根据本发明的超声手术系统的一个可选具体实施方式的结构示意图；
图4是根据本发明的超声手术系统的另一个可选具体实施方式的结构示意图；
图5是根据本发明的超声手术系统的一个具体实施方式中超声激发装置的安装结构示意图；
图6是根据本发明的超声手术系统的一个具体实施方式中超声激发装置的结构示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
为了更好地理解和阐释本发明，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述。本发明并不仅仅局限于这些具体实施方式。相反，对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
需要说明的是，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在下文给出的多个具体实施方式中，对于本领域熟知的结构和部件未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
本发明提供了一种超声手术系统，请参考图1，图1是根据本发明的超声手术系统的一个具体实施方式的结构示意图，该超声手术系统包括主机100、多个超声手柄300和超声激发装置200，其中：
主机100上设置至少两个手柄插座140，每一手柄插座140与一个超声手柄300匹配连接；
主机100包括控制模块110、超声驱动模块120和插座切换模块130；
超声激发装置200与超声驱动模块120信号耦合，该超声激发装置200用于触发超声驱动模块120向插座切换模块130输出超声能量；
插座切换模块130与控制模块110信号耦合，该插座切换模块130用于根据控制模块110所产生的选择信号，将所述超声能量从被激活的一个手柄插座140上输出。
具体地，所述超声能量指的是高频电能，或指的是换能器由高频电能转换所得的高频机械振动。任一手柄插座140可将所述超声能量输出至与其匹配连接的超声手柄300上，在手术治疗场景中，超声手柄300与相应的超声刀具进行组装固定，由医生操作并作用于治疗目标，并进一步针对人体组织实现切割、磨削、止血等治疗效果。虽然本具体实施方式的主机100上设置了至少两个手柄插座，相应地在同一时刻有两个超声手柄300连接在主机100上，但手术治疗过程中同时操作超声手术系统的往往只有一名医生，因此在同一时刻，主机100上只需有一个手柄插座140输出超声能量即可满足大部分手术场景的操作需求。本具体实施方式的主机100中，其包含的插座切换模块130的作用即是根据控制模块110所产生的选择信号从主机100包括的至少两个手柄插座140中选择出被激活的手柄插座，进而将超声驱动模块120产生的所述超声能量通过该被激活的手柄插座输出。
本领域技术人员可以理解，所述被激活的手柄插座是主机100上设置的多个手柄插座140中的一个，由于存在多个手柄插座140及其分别匹配连接的超声手柄300，在手术场景中，面对不同的治疗目标，医生通常期望能自行从多个手柄插座140中指定出当前被激活的手柄插座，因此在主机100中设置控制模块110，用于产生所述选择信号以控制插座切换模块130将所述超声能量从所述被激活的手柄插座上输出。从电路原理上来看，可将插座切换模块130等价理解为一个单刀多掷开关，其一端与超声驱动模块120电连接，另一端与各个手柄插座140电连接。
可选地，控制模块110包括触控屏，所述选择信号根据用户针对在所述触控屏内呈现的计算机图形按键所执行的触控操作而生成，例如将多个手柄插座140的选择映射关系与所述触控屏内呈现的计算机图形按键进行绑定，用户只需针对所述计算机图形按键进行点击等触控操作，即可触发对应的手柄插座140被激活。采用触控屏进行人机交互的优点在于操作简便直观，当然控制模块110触发所述选择信号的方式也可以用其他类型的人机交互方式来实现，例如机械按键，本发明对此不作限定。需要特别说明的是，虽然图1示出了控制模块110和插座切换模块130之间存在连接关系，但应将该连接关系理解为信号耦合，只需要控制模块110产生的选择信号能成功传递至插座切换模块130即可。
考虑到手术操作的安全性和规范性，所述超声能量并不期望是自发性地持续输出的，对于超声驱动模块120而言，通常在需要产生所述超声能量的情况下才开始工作并产生超声能量，因此设置超声激发装置200的目的是为了在合适的时刻触发超声驱动模块120向插座切换模块130输出所述超声能量。同样，虽然图1示出了超声驱动模块120与超声激发装置200之间存在连接关系，但应将该连接关系理解为信号耦合，更具体而言是超声激发装置200可以向超声驱动模块120发送控制其启动或停止工作的电信号。超声激发装置200可以有多种实施例，后文中会更进一步详细说明。超声驱动模块120的作用是产生所述超声能量，则相应地超声驱动模块120由不同功能的电路结构组成，例如功率变换电路、功率隔离电路、采样隔离电路、驱动输出切换电路、匹配电路、频率驱动电路、相位/功率提取电路、电流反馈/电压反馈电路等，本领域技术人员可理解，任意一种可产生超声能量的电子结构均可以用来实现本具体实施方式中的超声驱动模块120，本发明对此不作限定。本领域技术人员熟知，不同的超声手柄与对应的超声刀具组装固定后，配合特定的超声能量于其上输出，可达成不同的治疗目的，典型地，超声手柄300所对应的功能为超声止血、超声切骨、超声磨骨、超声吸引和超声清创中任一种，对于超声止血功能的超声手柄而言，相匹配的超声能量通常为55kHz；对于超声切骨、超声磨骨功能的超声手柄而言，相匹配的超声能量通常为40kHz；对于超声吸引功能的超声手柄而言，相匹配的超声能量通常为30kHz或40kHz；对于超声清创功能的超声手柄而言，相匹配的超声能量通常为30kHz。
请结合图1和图2进行参考，其中图2是图1示出的超声手术系统的另一结构示意图，主机100上设置了两个手柄插座141和142，每一手柄插座均可以与不同类型的超声手柄匹配连接，每一所述超声手柄与对应的超声刀具组装固定，以形成完整的超声手柄刀具，该超声手柄刀具例如是图2中示出的止血手柄多用剪301、切骨/微创切骨手柄刀具302、磨骨/微创磨骨手柄刀具303、吸引手柄刀具304以及清创手柄刀具305。用户可操作主机100上的触控屏111来指定当前被激活的手柄插座为手柄插座141或手柄插座142，主机100由电源线400连接外部电源进行供电，用户可通过踩踏与主机100线缆连接的脚踏式开关210来激发主机100中的超声驱动模块120产生超声能量。
请继续参考图1，考虑到主机100的易用性，往往期望当一种特定的超声手柄300与对应的手柄插座140匹配连接后，主机100可以识别出该特定的超声手柄300的类型，以便于超声驱动模块120产生的超声能量与所述类型相匹配。优选地，主机100还包括与手柄插座140电耦合的手柄识别模块150，该手柄识别模块150用于识别与手柄插座140连接的超声手柄300的类型并产生识别结果，根据所述识别结果触发控制模块110设定所述超声能量的功率和/或振动频率，具体而言，控制模块110根据所述识别结果调整超声驱动模块120的工作参数，使其输出或准备输出与所述超声手柄300的类型相匹配的超声能量。设置手柄识别模块150的优点在于明显提升了主机100的智能化程度，并可以有效避免因人为疏忽导致的超声能量设定错误而导致的手术失误。典型地，所述超声能量的功率的取值范围为0W至120W；所述超声能量的振动频率的取值范围为30kHz至55kHz。另外，由于控制模块110要处理多种类型的信号，控制模块110内可设置合适的处理器。
手柄识别模块150生成的所述识别结果优选地可以显示在控制模块110的触控屏上，例如显示在图2中的触控屏111上，具体地，所述触控屏配置为显示包含所述识别结果的计算机图形界面，这样用户可以直观地获取插入手柄插座140的超声手柄300的类型，优选地，所述计算机图形界面可设计为枚举地呈现所有手柄插座140上插入的超声手柄300的识别结果，并高亮显示被激活的手柄插座140。更优选地，所述计算机图形界面还可以设计为呈现一参数配置区域，该参数配置区域中包含多个用于量化地确定超声手柄300和/或所述超声能量的工作参数的图形控件，通过与所述图形控件的人机交互行为即可实现对超声手柄300和/或所述超声能量的工作参数的输入和调整。
在图1示出的具体实施方式中，可知手柄识别模块150分别与各个手柄插座140电连接，为了保证各个手柄插座140的识别彼此之间不被干扰，手柄识别模块150可实施为如图3所示的结构，请参考图3，图3是根据本发明的超声手术系统的一个可选具体实施方式的结构示意图，与图1示出的具体实施方式的不同之处在于，图3示出的具体实施方式中，主机100上设置的各个手柄插座直接与对应的手柄识别电路电连接，例如手柄插座141与手柄识别电路151电连接，以及手柄插座142与手柄识别电路152电连接，当然，该具体实施方式仅示出了主机100包含两个手柄插座时手柄识别模块150的结构，若主机100包含更多的手柄插座，则相应地需要在手柄识别模块150中设置更多的手柄识别电路。
在图1的可选实施例中和图3的具体实施方式中，由于在主机100中设置了手柄识别模块150能产生识别结果，该识别结果还可以用来触发控制模块110控制主机100中的其他部件启动工作，在超声手柄300上输出超声能量的同时，所述其他部件实现额外的超声手术所需功能。可选地，主机100还包括蠕动泵160和真空泵170，其中，蠕动泵160用于根据所述识别结果，在超声手柄300上伴随所述超声能量输出冲洗，即可实现超声手柄300的超声冲洗功能；真空泵170，用于根据所述识别结果，在超声手柄300上伴随所述超声能量输出负压吸引，即可实现超声手柄300的超声吸引功能。在较为复杂的手术治疗场景中，蠕动泵160和真空泵170可能是协同工作的，主机100中控制蠕动泵160和真空泵170启动和关闭的部件往往是控制模块110。
图1至图3示出的具体实施方式中，已介绍超声手术系统中的超声激发装置200可实施为脚踏式开关，例如图2中的脚踏式开关210，该脚踏式开关通过线缆与主机100连接，其优点在于超声手柄300的操作者可专注于手部动作操作，以及避免手部接触污染。但将超声激发装置200实施为脚踏式开关依然具有一些局限性，例如受线缆长度影响造成的操作不便。因此，请参考图4，图4是根据本发明的超声手术系统的另一个可选具体实施方式的结构示意图，与图1示出的具体实施方式的不同之处在于，图4示出的可选具体实施方式中，可以将超声激发装置200实施为线缆式手控开关，该线缆式手控开关设置在超声手柄300上，并通过线缆与主机100连接。
此外，可选地，超声激发装置200也可实施为无线开关，该无线开关可拆卸地设置在超声手柄300上。请参考图5，图5是根据本发明的超声手术系统的一个具体实施方式中超声激发装置的安装结构示意图，无线开关220夹持在超声手柄300上，优选地，若超声手柄300的握持部实施为圆柱形的时候，相匹配地该无线开关220可沿着超声手柄300的握持部的轴线平移或旋转，以便于超声手柄300的操作者可将无线开关220调整至便于操作的空间位置，在术后还可以从超声手柄300上将无线开关220卸下以进行清洗和灭菌。优选地，无线开关220使用内置的自发电线圈进行供电，这样就可以将无线开关220设计为具有便于清洗和灭菌的密闭壳体，使得无线开关220可重复使用，以降低手术耗材成本。由于无线开关220与主机100之间的信号耦合方式是无线信号耦合，因此相应地主机100还包括无线接收模块(图1或图3中未示出)，该无线接收模块用于与无线开关220进行无线配对，以及接收无线开关220发送的无线信号。在优选的实施例中，一个主机100可以具有多种类型的超声激发装置200，例如脚踏式开关和无线开关并存。
图6是根据本发明的超声手术系统的一个具体实施方式中超声激发装置的结构示意图，更具体而言，图6示出了无线开关220的一个实施例，该无线开关220具有由多个夹持脚225构成的弧形卡槽226，弧形卡槽226可与超声手柄300的圆柱形外表面相配合，使无线开关220可以较为牢固地通过夹持的方式与超声手柄300相对固定。无线开关220具有一平整的上表面，该上表面上设置了超声激发按键221、配对和唤醒按键222、报警指示灯223、配对和工作指示灯224，便于超声手柄300的操作者观察和操作。其中，按下超声激发按键211后触发无线开关220向主机100发送用于触发超声驱动模块120产生超声能量的无线信号；按下配对和唤醒按键222后触发无线开关220向主机100发送用于无线配对的无线信号，或在所述无线配对完成后，触发无线开关220向主机100发送唤醒该无线开关220的无线信号，使主机100通过所述无线接收模块与无线开关220建立无线连接；报警指示灯223可设计为闪烁时提醒无线开关220的异常状态，例如供电电压异常时报警指示灯223进行闪烁，同时无线开关220向主机100发送停止信号，相应地主机100可从其显示设备上提示操作者改用脚踏式开关激发超声能量的输出；配对和工作指示灯224可设计为分别在无线配对和正常工作时以不同的频率进行闪烁提示。主机100可以同时与多个无线开关220进行配对，而在需要的时候通过按下每个无线开关220上的配对和唤醒按键222对当前的所使用的无线开关220进行唤醒。
本发明提供的超声手术系统中涉及软件逻辑的部分可以使用可编程逻辑器件来实现，也可以实施为计算机程序产品，该程序产品使计算机执行用于所示范的方法。所述计算机程序产品包括计算机可读存储介质，该介质上包含计算机程序逻辑或代码部分，用于实现上述涉及软件逻辑的部分的各个步骤。所述计算机可读存储介质可以是被安装在计算机中的内置介质或者可从计算机主体拆卸的可移动介质(例如可热拔插的存储设备)。所述内置介质包括但不限于可重写的非易失性存储器，例如RAM、ROM和硬盘。所述可移动介质包括但不限于：光存储媒体(例如CD-ROM和DVD)、磁光存储媒体(例如MO)、磁存储媒体(例如磁带或移动硬盘)、具有内置的可重写的非易失性存储器的媒体(例如存储卡)和具有内置ROM的媒体(例如ROM盒)。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化均涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他部件、单元或步骤，单数不排除复数。权利要求中陈述的多个部件、单元或装置也可以由一个部件、单元或装置通过软件或者硬件来实现。
本发明提供的超声手术系统，其主机上设置了至少两个手柄插座，相应地能适配性地插入至少两个超声手柄，可以根据手术的不同需要在手术过程中灵活切换，充分发挥了超声外科技术的综合优势，使手术效率显著提升。同时，所述主机中仅使用一个超声驱动模块产生超声能量，由插座切换模块决定所述超声能量从被激活的一个手柄插座上输出，这使得所述主机上的多个手柄插座所输出的超声能量均由一个超声驱动模块提供，相比现有技术中每一手柄插座对应一个超声驱动模块的主机，本发明的超声手术系统具有制造成本较低、易于维护和体积较小的优势。
以上所披露的仅为本发明的一部分实施例或具体实施方式，不能以此来限定本发明之权利范围，依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种超声手术系统，该超声手术系统包括主机、多个超声手柄和超声激发装置，其中：
所述主机上设置至少两个手柄插座，每一所述手柄插座与一个所述超声手柄匹配连接；
所述主机包括控制模块、超声驱动模块和插座切换模块；
所述超声激发装置与所述超声驱动模块信号耦合，该超声激发装置用于触发所述超声驱动模块向所述插座切换模块输出超声能量；
所述插座切换模块与所述控制模块信号耦合，该插座切换模块用于根据所述控制模块所产生的选择信号，将所述超声能量从被激活的一个所述手柄插座上输出。
2.根据权利要求1所述的超声手术系统，其中：
所述主机还包括与所述手柄插座电耦合的手柄识别模块；
所述手柄识别模块，用于识别与所述手柄插座连接的所述超声手柄的类型并产生识别结果，根据所述识别结果触发所述控制模块设定所述超声能量的功率和/或振动频率。
3.根据权利要求2所述的超声手术系统，其中：
所述控制模块包括触控屏；
所述选择信号根据用户针对在所述触控屏内呈现的计算机图形按键所执行的触控操作而生成。
4.根据权利要求3所述的超声手术系统，其中：
所述触控屏配置为显示包含所述识别结果的计算机图形界面。
5.根据权利要求2所述的超声手术系统，其中：
所述主机还包括蠕动泵和真空泵；
所述蠕动泵，用于根据所述识别结果，在所述超声手柄上伴随所述超声能量输出冲洗；
所述真空泵，用于根据所述识别结果，在所述超声手柄上伴随所述超声能量输出负压吸引。
6.根据权利要求2所述的超声手术系统，其中：
所述超声能量的功率的取值范围为0W至150W；
所述超声能量的振动频率的取值范围为20kHz至60kHz。
7.根据权利要求1所述的超声手术系统，其中：
所述超声激发装置是脚踏式开关，所述脚踏式开关通过线缆与所述主机连接；或
所述超声激发装置是线缆式手控开关，所述线缆式手控开关设置在所述超声手柄上，并通过线缆与所述主机连接。
8.根据权利要求1所述的超声手术系统，其中：
所述超声激发装置是无线开关，所述无线开关可拆卸地设置在所述超声手柄上；
所述主机还包括无线接收模块，用于与所述无线开关进行无线配对，以及接收所述无线开关发送的无线信号。
9.根据权利要求8所述的超声手术系统，其中：
所述无线开关使用内置的自发电线圈进行供电。
10.根据权利要求1所述的超声手术系统，其中：
所述超声手柄对应的功能为超声止血、超声切骨、超声磨骨、超声吸引和超声清创中任一种。
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