CN113974734A - 用于控制手术钉合器械的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种手术钉合器械包括砧座组合件、重新装载组合件、适配器组合件、处理器和存储器。当夹持到目标力时，指令使所述手术钉合器械使推动器朝向所述砧座组合件从第一位置前进到第二位置，确定所述推动器是否在所述第二位置之前停止朝向所述砧座组合件前进，响应于所述推动器已停止朝向所述砧座组合件前进，测量通过所述推动器从环形钉仓弹出的钉的钉压缩力，并且确定所述钉压缩力是否在预定范围之外。

Description

用于控制手术钉合器械的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年7月27日提交的美国临时专利申请第63/056,746号的权益和优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及动力手术钉合器械，并且更具体来说涉及用于基于钉形成范围来控制手术钉合器械的方法，并涉及用于执行该方法的手术钉合器械。
背景技术
吻合为对单独的中空器官区段的手术接合。通常，吻合程序在外科手术之后进行，其中器官的患病或有缺陷的部分被移除，并且器官的剩余端部区段通过手术钉合器械接合。根据所需的吻合程序，剩余的端部区段可通过例如圆形或侧对侧器官重建方法接合。
在圆形吻合程序中，器官的剩余端部区段通过手术钉合器械接合，所述手术钉合器械驱动圆形钉阵列穿过剩余端部区段，并同时对被驱动的圆形钉阵列内部的任何组织进行取芯，以在器官内释放管状通道。在圆形吻合程序期间递送的钉应形成为使得胃肠道的内容物不会泄漏到腹腔或胸腔中。
持续需要能够区分可防止泄漏的钉形成和未充分闭合的钉形成的钉合器械。
发明内容
根据本公开，用于控制手术钉合器械以钉合组织的计算机实施的方法包括使推动器朝向手术钉合器械的砧座组合件从第一位置前进到第二位置，所述推动器被配置成从手术钉合器械的钉仓弹出钉；确定推动器是否在第二位置之前停止朝向砧座组合件前进；测量通过推动器从钉仓弹出的钉的钉压缩力；和确定钉压缩力是否在预定范围之外。
在一方面，方法进一步包括响应于钉压缩力基于预定可接受的钉压缩范围，进入手术钉合器械的组织切割模式。
在另一方面，可以通过应变仪测量钉压缩力。
在又一方面，可以基于被配置成使推动器前进的马达的电流来测量钉压缩力。
在一方面，方法可以进一步包括响应于钉压缩力大于预定范围而阻止钉击发。
在另一方面，方法可以进一步包括响应于钉压缩力大于预定范围而显示警告。
在又一方面，所显示的警告可以包括检查手术部位和/或松开组织的警告。
在再一方面，方法可以进一步包括缩回推动器。
在再一方面，方法可以进一步包括响应于钉压缩力大于预定范围而产生音频警告。
在再一方面，方法可以进一步包括确定是否已实现功能性闭合钉形成。
根据本公开的各方面，手术钉合器械包括：砧座组合件，其包括砧座头部和从砧座头部向近侧延伸的砧座中心杆；重新装载组合件，其包括推动器和包括多个钉的环形钉仓。推动器被配置成从环形钉仓弹出钉。手术钉合器械进一步包括处理器和存储器。存储器包括存储在其上的指令，当指令被执行时，使手术钉合器械使推动器朝向砧座组合件从第一位置前进到第二位置，确定推动器是否在第二位置之前停止朝向砧座组合件前进，响应于推动器已停止朝向砧座组合件前进，测量通过推动器从环形钉仓弹出的钉的钉压缩力，并且确定钉压缩力是否在预定范围之外。
在一方面，指令在由处理器执行时，可以进一步使手术钉合器械响应于钉压缩力基于预定可接受的钉压缩范围而进入手术钉合器械的组织切割模式。
在另一方面，通过应变仪测量钉压缩力。
在又一方面，基于被配置成使推动器前进的马达的电流来测量钉压缩力。
在再一方面，指令在由处理器执行时，可以进一步使手术钉合器械响应于钉压缩力大于预定范围而阻止钉击发。
在再一方面，指令在由处理器执行时，如果钉压缩力大于预定范围，则可以进一步使手术钉合器械在显示器上显示警告。
在再一方面，所显示的警告可以包括检查手术部位和/或松开组织的警告。
在再一方面，指令在由处理器执行时，可以进一步使手术钉合器械缩回推动器。
在再一方面，指令在由处理器执行时，可以进一步使手术钉合器械响应于钉压缩力大于预定范围而产生音频警告。
根据本公开的其它方面，非暂时性计算机可读介质存储指令，所述指令在由处理器执行时使处理器执行用于控制手术钉合器械的方法，所述方法包括：使推动器朝向手术钉合器械的砧座组合件从第一位置前进到第二位置，所述推动器被配置成从手术钉合器械的钉仓弹出钉；确定推动器是否在第二位置之前停止向砧座组合件前进；测量通过推动器从钉仓弹出的钉的钉压缩力；和确定钉压缩力是否在预定范围之外。
附图说明
本文参考附图公开了用于控制手术钉合器械以夹持和钉合的系统和方法，其中：
图1是根据本公开的手术钉合器械的透视图；
图2A是通过在图1中示出的手术钉合器械的适配器组合件的近侧部分截取的侧面横截面视图；
图2B是通过在图1中示出的手术钉合器械的适配器组合件和工具组合件的远侧部分截取的横截面视图；
图2C是通过在图1中示出的手术钉合器械的手柄组合件的远侧部分截取的横截面视图；
图3A是根据本公开提供并配置成与图1的手术系统一起使用的控制器的框图；
图3B是根据本公开的图1的手术系统的手柄组合件、适配器组合件和重新装载组合件的框图；和
图4是根据本公开的用于控制手术钉合器械以钉合的方法的流程图；以及
图5A和图5B是根据本公开并且被配置成与图1的手术系统一起使用的钉的图示。
具体实施方式
现将参考图式详细地描述所公开的手术装置，在图式中，相同参考标号指代若干视图中的每一个中的相同或对应元件。然而，应理解，本公开的各方面仅仅是本公开的示例，并且可以各种形式实施。为了避免在不必要的细节上模糊本公开，未对众所周知的功能或构造进行详细描述。因此，本文中所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅作为权利要求书的基础，并且作为用于教示所属领域的技术人员以在实际上任何适当的详细结构中来不同地采用本公开的代表性基础。此外，例如前部、后部、上部、下部、顶部、底部、远侧、近侧的方向术语以及类似术语用于帮助理解描述，且并不旨在限制本公开。
本公开涉及手术钉合器械，其部分地基于对钉的闭合状态的确定，具体地说，区分充分且防止泄漏的钉形成和不充分的钉形成来控制组织的钉合。
图1示出大体上示出为钉合器械10的手术钉合器械。钉合器械10为圆形钉合器械，并且包括手柄组合件20、从手柄组合件20向远侧延伸的适配器组合件100、支撑在适配器组合件100的远侧部分上的重新装载组合件16、可操作地联接到适配器组合件100的砧座组合件50，和支撑在手柄组合件20内的控制器300(图3A)。重新装载组合件16支撑包括多个钉(未示出)的环形钉仓48。砧座组合件50包括砧座头部28，其包括钉形成表面29(图2B)，其限定钉形成凹部48a(图2B)并且可相对于钉仓48在打开和夹持位置之间移动。
手柄组合件20被说明为动力组合件，并且包括把手22、用于控制从重新装载组合件16的环形钉仓48击发钉(未示出)的致动按钮24，和用于控制砧座组合件50在打开和夹持位置之间朝向和远离重新装载组合件16的轴向位移的接近按钮26a、26b。对于示例性动力手柄组合件的结构和功能的详细描述，可参考美国专利申请公开第2020/0015820号和第2019/0343517号。尽管本公开说明动力组合件，但是可设想如在下文详细描述的本公开的优点也适用于机器人致动的手术器械。
手柄组合件20可包括电气组合件，所述电气组合件包括被配置成测量施加在导螺杆125上的应变的应变计51(图2B)，所述应变还指示当从重新装载组合件16的钉仓48抵靠砧座组合件50击发钉“S”时由于钉形成而在钉合器械10的马达(例如，图2C的马达152、154、156)上的机械负载。
图2A示出包括第一驱动轴106、第二驱动轴108和第三驱动轴110的适配器组合件100，当适配器组合件100联接到手柄组合件20以控制钉合器械10的各种功能(例如夹持、钉合和/或切割组织)时，所述第一驱动轴106、第二驱动轴108和第三驱动轴110联接到支撑在手柄组合件20(图1)内的马达152、154、156(图2C)的驱动轴152a、154a、156a。适配器组合件100中的驱动轴106通过齿轮联接到驱动组合件114，以控制在打开和夹持位置之间砧座组合件50相对于钉仓48的移动。适配器组合件100的驱动轴108通过齿轮联接到驱动组合件119，以控制推动器组合件61(图2B)在重新装载组合件16(图1)内的移动，以控制从钉仓48(图1)击发钉。适配器组合件100的驱动轴110通过齿轮联接到驱动组合件116，以控制切割组织。驱动组合件114、116、119(图2A)中的每个包括螺杆和螺母(在本文中不进行详细地描述)，其中螺母被相对于螺杆驱动，以实现螺杆的纵向移动。
图1示出重新装载组合件16，其支撑在适配器组合件100的外管122的远侧部分上并且包括支撑钉仓48的外壳壳体46。在本公开的各方面，钉仓48限定接收钉“S”的环形排的钉接收凹部48a。在本公开的一些方面，重新装载组合件16可释放地联接到管状轴(未示出)的远侧部分，以便于在每次使用之后更换环形钉仓48，以便于手术器械10的再使用。对于动力手柄组合件和可释放适配器组合件的示例性方面的详细描述可参考美国专利第10,085,744号。
钉仓48的钉接收凹部48a(图2B)中的每个支撑钉(未示出)，所述钉可经由致动手柄组合件20的致动按钮24从钉仓48击发。重新装载组合件16的外壳壳体46限定环形腔60。环形腔60支撑分别联接到驱动组合件119(图2A)和驱动组合件116(图2A)的刀驱动器螺母264的钉推动器61(图2B)和环形刀62，使得钉推动器61和环形刀62可相对于钉仓48移动，以从钉仓48弹出钉并且解剖或切割定位在由钉仓48限定的环内的组织。当钉“S”从钉仓48击发时，钉“S”被驱动到砧座组合件50的砧座头部28的钉形成表面29的钉形成凹部29a(图2B)中并且在其内形成。
如上所述，适配器组合件100的第一、第二和第三轴106、108和110通过马达轴152a、154a、156a联接到动力手柄组合件20，所述马达轴152a、154a、156a通过齿轮组合件(未示出)联接到手柄组合件20内的马达152、154、156(图2C)。通过马达152、154、156对马达轴152a、154a、156a的旋转由控制器300控制，使得马达152、154、156移动驱动轴106、108和110，以使驱动组合件114、驱动组合件119和驱动组合件116移动通过预定冲程，以使砧座组合件50相对于钉仓48从打开位置移动到夹持位置，以限定在砧座组合件50和钉仓48之间的预定组织间隙，以使在外壳壳体46内的推动器61前进以从钉仓48弹出钉“S”，并且使在外壳壳体46内的刀架(未示出)前进以切割组织。根据参考位置计算预定冲程，所述参考位置基于在手柄组合件20内的马达驱动轴152a、154a、156a的旋转位置。
驱动组合件119(图2A)包括钉导螺杆253和钉驱动器螺母254，其中钉驱动器螺母254被相对于钉导螺杆253驱动，以实现钉导螺杆253的纵向移动。驱动组合件116(图2A)包括刀导螺杆263和刀驱动器螺母264，其中刀驱动器螺母264被相对于刀导螺杆263驱动，以实现刀导螺杆263的纵向移动。
当手术钉合器械10被击发时，钉腿504(图5A和5B)被接收在砧座组合件50的相应钉形成凹部48a(图2B)中限定的凹穴(未示出)内。当钉腿504移动到凹穴中时，腿504接合钉形成凹部48a(图2B)的钉形成表面(未示出)并形成。
手柄组合件20可包括传感器如应变仪51(图2B)，其与控制器300(图3A)通信并被配置成确定由于组织被夹持在砧座组合件50和钉仓48之间而导致的手术钉合器械10的马达上的负载。该确定可用于确定夹持在砧座组合件50和钉仓48之间的组织上的压缩力。
图3A示出了根据本公开的控制器300，其包括连接到计算机可读存储介质或存储器330的处理器320。计算机可读存储介质或存储器330可以是易失性类型的存储器，例如RAM，或非易失性类型存储器，例如闪存介质、磁盘介质等。在本公开的各个方面，处理器320可以是另一类型的处理器，如但不限于数字信号处理器、微处理器、ASIC、图形处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)或中央处理单元(CPU)。在本公开的某些方面，与处理器相反，网络推断也可在将权重实施为忆阻器、化学地或其它推断计算的系统中完成。
在本公开的各方面，存储器330可以是随机存取存储器、只读存储器、磁盘存储器、固态存储器、光盘存储器和/或另一类型的存储器。在本公开的一些方面，存储器330可与控制器300分离，且可通过电路板的通信总线和/或通过通信电缆(如串行ATA电缆或其它类型的电缆)与处理器320通信。存储器330包括可由处理器320执行以操作控制器300的计算机可读指令。存储器330可包括被配置成存储数据的易失性(例如，RAM)和非易失性存储装置，所述数据包括用于操作手柄组合件20的软件指令。在本公开的其它方面，控制器300可包括网络接口340以与其它计算机或服务器通信。存储装置310可以用于存储数据。
在本公开的各方面中，应变仪51(图2B)联接到处理器，并且所公开的方法在控制器300上或在用户装置(包括例如移动装置、IoT装置或服务器系统)上运行。
参考图3B，示出了手柄组合件20、适配器组合件200和重新装载组合件16的示意图。为简洁起见，示出马达152、154、156中的仅一个，即马达152。马达152联接到电池144。在实施例中，马达152可联接到被配置成为马达152提供电能的任何合适的动力源，如AC/DC变压器。
电池144和马达152联接到具有马达控制器143的马达控制器电路板142a，所述马达控制器143控制马达152的操作，包括电能从电池144到马达152的流动。主控制器300(图3A)控制手柄组合件20。马达控制器143包括多个传感器408a、408b、...408n，其被配置成测量马达152和电池144的操作状态。传感器408a-n可包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、遥测传感器、光学传感器及其组合。传感器408a-408n可测量由电池144供应的电能的电压、电流和其它电学特性。传感器408a-408n还可测量马达152的角速度(例如，旋转速度)(每分钟转数(RPM))、转矩、温度、电流汲取和其它操作特性。可通过测量马达152或联接到其上且可由马达152旋转的驱动轴106、108、110(图2A)的旋转来确定角速度。还可通过使用安置于轴中或接近轴安置的各种线性传感器来确定或者从RPM测量值来外推各种可轴向移动的驱动轴的位置。在各方面，可以基于在恒定RPM下马达152的经过调节的电流汲取来计算转矩。在另外的方面，马达控制器143和/或主控制器300可以测量时间且处理随时间而变的上述值，包括积分和/或差分，以例如确定测得值的变化率。主控制器300还被配置成通过对马达152、154和156的转数进行计数而确定圆形适配器组合件200和/或重新装载组合件16的各种组件的行进距离。
马达控制器143联接到主控制器300，所述主控制器300包括用于与马达控制器143介接的多个输入和输出。具体来说，主控制器300从马达控制器143接收关于马达152和电池144的操作状态的测得的传感器信号，且继而将控制信号输出到马达控制器143以基于传感器读数和特定算法指令(其在下文更详细地论述)控制马达152的操作。主控制器300还被配置成接受来自用户接口(例如，联接到主控制器300的开关、按钮、触摸屏等)的多个用户输入。
主控制器300还使用有线或无线连接联接到圆形适配器组合件200的应变仪51，且被配置成从应变仪51接收在手柄组合件20的操作期间使用的应变测量值。
重新装载组合件16包括存储装置405(例如，芯片464c)。圆形适配器组合件200也包括存储装置407。存储装置405和407包括非易失性存储介质(例如，EEPROM)，其被配置成存储分别关于重新装载组合件16和圆形适配器组合件200的任何数据，包括但不限于使用计数、识别信息、型号、序列号、钉大小、冲程长度、最大致动力、最小致动力、工厂校准数据等。在各方面，数据可以经加密且仅可由具有适当密钥的装置(例如，主控制器300)解密。数据还可由主控制器300使用以认证圆形适配器组合件200和/或重新装载组合件16。存储装置405和407可被配置于只读或读/写模式中，从而允许主控制器300向存储装置405和407上读取以及写入数据。
图4示出了用于控制手术钉合器械10以在测量电流或力限制时确定是否已经实现功能性闭合钉形成的计算机实施的方法400的流程图。使用所公开的手术钉合器械10的形成端对端吻合的方法包括组织的夹持和通过手术钉合器械10将钉“S”击发到组织中。在钉击发阶段期间，马达154驱动轴108使驱动组合件119移动通过预定行程(例如，从第一位置到第二位置)以使外壳壳体46内的推动器61前进以从钉仓48弹出钉“S”(步骤402)。
一旦推动器61相对于砧座组合件50移动，如果控制器300确定推动器61在到达预定的第二位置之前已经停止朝向砧座组合件50前进(步骤404)，则测量夹持在钉仓48和砧座组合件50之间的钉“S”上的钉压缩力(步骤406)。如上所论述，可以使用与控制器300通信的应变仪51来测量夹持在砧座组合件50和重新装载组合件16内(图1)的推动器61之间的钉“S”的订合力。替代地，可以使用其它力和英变测量装置来测量夹持在砧座组合件50和推动器61之间的组织的夹持压力。在各个方面，马达154的电流汲取可由控制器300使用以指示钉压缩力。
控制器300确定钉压缩力是否在预定可接受范围之外(步骤408)。例如，钉压缩力可能会超出在钉形成期间测得的力的范围。
如果钉上的压缩力在预定可接受的压缩范围内，则手术钉合器械10进入组织切割模式以允许外科医生切割组织并完成程序(步骤410)。在各方面，预定可接受的钉压缩范围可以根据正在治疗的组织的类型而变化并且可以由器械10或由用户自动设置。在各个方面，预定可接受的钉压缩范围可以基于使用不同的重新装载件、不同的钉高度和/或不同类型的手术钉合器。
如果压缩力大于预定可接受的压缩范围，则推动器61缩回，并且手术钉合器械10退出击发模式(步骤412)。在本公开的一些方面，控制器可以在显示器146(图1)上提供警告，例如安置手术钉合器械的手柄组合件，以警报外科医生组织上的压缩力不在预定压缩范围内，使得外科医生可以将手术钉合器械10重新定位在组织上。在一些方面，警告可以是音频警报，例如用于检查手术部位的蜂鸣声或言语警告。
尽管本公开涉及动力手术钉合器械，但设想本公开的原理适用于手动动力钉合器械。例如，当钉合器械移动通过预定的可接受的组织间隙范围时，可测量夹持在钉合器械的砧座组合件和钉仓之间的组织上的夹持压力。在这类装置中，如灯的指示器可以设置在器械上。当组织的夹持压力进入预定可接受的压缩范围且器械在预定可接受的间隙范围内时，指示器可被激活以通知外科医生器械准备好击发。
设想，尽管结合圆形钉合器械示出了本公开的各方面，但是本公开的各方面同样适用于其它类型的钉合器械，包括线性钉合装置、血管密封装置和用于将组织区段接合在一起的其它装置。
本领域技术人员将理解，方法500的一个或多个操作可以以不同的顺序执行、重复和/或省略，而不脱离本公开的范围。在各个方面，所示的方法400可以在控制器300(图3A)中、在远程装置中或在另一服务器或系统中操作。其它变化被考虑在本公开的范围内。方法400的操作将相对于控制器，例如手术钉合器械10(图3A)的控制器300(图3A)进行描述，但应当理解，所示的操作也可适用于其它系统及其组件。
本领域技术人员将理解，本文具体描述并在附图中示出的器械和方法是非限制性的。设想，在不脱离本公开的范围的情况下，元件和特征可与另一元件和特征组合。同样，本领域技术人员将理解本公开的其它特征和优点。

Claims (20)

1.一种用于控制手术钉合器械的计算机实施的方法，其包含：
使推动器朝向所述手术钉合器械的砧座组合件从第一位置前进到第二位置，所述推动器被配置成从所述手术钉合器械的钉仓弹出钉；
确定所述推动器是否在所述第二位置之前停止朝向所述砧座组合件前进；
测量通过所述推动器从所述钉仓弹出的钉的钉压缩力；和
确定所述钉压缩力是否在预定范围之外。
2.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其进一步包含响应于所述钉压缩力基于预定可接受的钉压缩范围而进入所述手术钉合器械的组织切割模式。
3.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中通过应变仪测量所述钉压缩力。
4.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中基于被配置成使所述推动器前进的马达的电流来测量所述钉压缩力。
5.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其进一步包含响应于所述钉压缩力大于所述预定范围而阻止钉击发。
6.根据权利要求5所述的计算机实施的方法，其进一步包含响应于所述钉压缩力大于所述预定范围而显示警告。
7.根据权利要求6所述的计算机实施的方法，其中所显示的警告包括检查手术部位或松开组织的警告中的至少一个。
8.根据权利要求5所述的计算机实施的方法，其进一步包含缩回所述推动器。
9.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其进一步包含响应于所述钉压缩力大于所述预定范围而产生音频警告。
10.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其进一步包含确定是否已经实现功能性闭合钉形成。
11.一种手术钉合器械，其包含：
砧座组合件，其包括砧座头部和从所述砧座头部向近侧延伸的砧座中心杆；
重新装载组合件，其包括推动器和包括多个钉的环形钉仓，其中所述推动器被配置成从所述环形钉仓弹出钉；
处理器；和
存储器，其包括存储在其上的指令，所述指令在被执行时使所述手术钉合器械：
使所述推动器朝向所述砧座组合件从第一位置前进到第二位置；
确定所述推动器是否在所述第二位置之前停止朝向所述砧座组合件前进；
响应于所述推动器已停止朝向所述砧座组合件前进，测量通过所述推动器从所述环形钉仓弹出的钉的钉压缩力；和
确定所述钉压缩力是否在预定范围之外。
12.根据权利要求11所述的手术钉合器械，其中所述指令在由所述处理器执行时，进一步使所述手术钉合器械响应于所述钉压缩力基于预定可接受的钉压缩范围而进入所述手术钉合器械的组织切割模式。
13.根据权利要求11所述的手术钉合器械，其中通过应变仪测量所述钉压缩力。
14.根据权利要求11所述的手术钉合器械，其中基于被配置成使所述推动器前进的马达的电流来测量所述钉压缩力。
15.根据权利要求11所述的手术钉合器械，其中所述指令在由所述处理器执行时，进一步使所述手术钉合器械响应于所述钉压缩力大于所述预定范围而阻止钉击发。
16.根据权利要求15所述的手术钉合器械，其中所述指令在由所述处理器执行时，进一步使所述手术钉合器械在所述钉压缩力大于所述预定范围时在显示器上显示警告。
17.根据权利要求16所述的手术钉合器械，其中所显示的警告包括检查手术部位或松开组织的警告中的至少一个。
18.根据权利要求15所述的手术钉合器械，其中所述指令在由所述处理器执行时，进一步使所述手术钉合器械缩回所述推动器。
19.根据权利要求11所述的手术钉合器械，其中所述指令在由所述处理器执行时，进一步使所述手术钉合器械响应于所述钉压缩力大于所述预定范围而产生音频警告。
20.一种存储指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时使所述处理器执行用于控制手术钉合器械的方法，所述方法包含：
使推动器朝向所述手术钉合器械的砧座组合件从第一位置前进到第二位置，所述推动器被配置成从所述手术钉合器械的钉仓弹出钉；
确定所述推动器是否在所述第二位置之前停止朝向所述砧座组合件前进；
响应于所述推动器已停止朝向所述砧座组合件前进，测量通过所述推动器从所述钉仓弹出的钉的钉压缩力；和
确定所述钉压缩力是否在预定范围之外。
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