CN114098910B - 应用于超声刀的切割控制方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种应用于超声刀的切割控制方法、装置及存储介质。检测超声刀的当前有功功率；在所述当前有功功率大于预定的功率临界值、并且当前有功功率大于所述功率临界值的持续时间达到第一预定时间的情况下，按照预定的时间间隔、以阶梯式的方式逐次降低超声刀的额定工作电流。本申请通过检测超声刀的有功功率来准确的识别出超声刀是否进入到切割末段，从而能在进入到切割末段，即切割组织变的较少时，及时的对超声刀的工作电流进行调整，降低超声刀能量输出，从而能有效防止组织的热损伤。

Description

应用于超声刀的切割控制方法、装置及存储介质

技术领域

本申请涉及超声刀技术领域，特别涉及一种应用于超声刀的切割控制方法、装置及存储介质。

背景技术

超声切割止血刀简称超声刀，是80年代末期开始在国外应用于外科手术的一种新的医用器械。其一般用于胸腹部手术，因为能同时完成切割止血深得医生喜爱，成为外科的重要工具。

超声刀在工作过程中通过高频振动产生热量，这个摩擦产生的热能能在切开组织的同时进行凝固止血。但是现有的前超声刀由于控制算法和硬件的限制普遍采用AD采样取平均值方式控制，因此在组织切割的后半段不能及时调整能量输出，而在切割末段的时候，被切割的组织变少、而超声刀能量输出高，由此会造成组织热损伤，切口容易出现泛黄甚至发黑等现象，即对切割时组织造成侧向热损伤；过度烧灼带来的后果是切口碳化结痂，后期存在脱落继发出血的可能。

由此，亟需一种切割控制方法，以解决超声刀在切割末段会造成组织热损伤的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种应用于超声刀的切割控制方法、装置及存储介质，主要目的在于解决目前超声刀在切割末段会对切割组织造成热损伤的问题。

为解决上述问题，本申请提供一种应用于超声刀的切割控制方法，包括：

检测超声刀的当前有功功率；

在所述当前有功功率大于预定的功率临界值、并且当前有功功率大于所述功率临界值的持续时间达到第一预定时间的情况下，按照预定的时间间隔、以阶梯式的方式逐次降低超声刀的额定工作电流。

可选的，在检测超声刀的当前有功功率之前，所述方法还包括确定所述预定的功率临界值，具体包括：

基于超声刀初始工作时刻的额定工作电流，确定工作电流区间；

实时检测获得当前工作电流；

在所述当前工作电流满足所述工作电流区间、且所述当前工作电流满足所述工作电流区间的持续时间达到第二预定时间的情况下，检测预定时间段内各时刻的有功功率；

基于各所述有功功率确定所述功率临界值。

可选的，所述按照预定的时间间隔、以阶梯式的方式逐次降低超声刀的工作电流，具体包括：

按照预定的时间间隔，基于预定的电流比例以及当前额定工作电流计算获得目标额定工作电流；

将所述超声刀的当前额定工作电流调整至所述目标额定工作电流。

可选的，在将所述超声刀的当前额定工作电流调整至所述目标额定工作电流之前，所述方法还包括：

判断所述目标额定电流是否小于预设的最小额定电流；

在所述目标额定电流小于所述最小额定电流的情况下，将所述超声刀的当前额定工作电流调整至所述最小额定电流。

可选的，所述实时检测获得当前工作电流具体包括：

实时的采集超声驱动模块输出的反馈信号，获得采样数据；

对所述采样数据进行处理获得电参数；

基于所述电参数获得所述当前工作电流。

为解决上述技术问题，本申请提供一种应用于超声刀的切割控制装置，包括：

检测模块，用于检测超声刀的当前有功功率；

调整模块，用于在所述当前有功功率大于预定的功率临界值、并且当前有功功率大于所述功率临界值的持续时间达到第一预定时间的情况下，按照预定的时间间隔、以阶梯式的方式逐次降低超声刀的额定工作电流。

可选的，所述应用于超声刀的切割控制装置还包括用于确定所述预定的功率临界值的确定模块，所述确定模块具体用于：

基于超声刀初始工作时刻的额定工作电流，确定工作电流区间；

实时检测获得当前工作电流；

在所述当前工作电流满足所述工作电流区间、且所述当前工作电流满足所述工作电流区间的持续时间达到第二预定时间的情况下，检测预定时间段内各时刻的有功功率；

基于各所述有功功率确定所述功率临界值。

可选的，所述调整模块具体用于：

按照预定的时间间隔，基于预定的电流比例以及当前额定工作电流计算获得目标额定工作电流；

将所述超声刀的当前额定工作电流调整至所述目标额定工作电流。

可选的，所述应用于超声刀的切割控制装置还包括判断模块，所述判断模块具体用于：判断所述目标额定电流是否小于预设的最小额定电流；

所述调整模块具体用于：在所述目标额定电流小于所述最小额定电流的情况下，将所述超声刀的当前额定工作电流调整至所述最小额定电流。

为解决上述问题，本申请提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述应用于超声刀的切割控制方法的步骤。

本申请通过检测超声刀的有功功率来准确的识别出超声刀是否进入到切割末段，从而能在进入到切割末段，即切割组织变的较少时，及时的对超声刀的工作电流进行调整，降低超声刀能量输出，从而能有效防止组织的热损伤。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1a为超声刀在切割过程中电压曲线图；

图1b为超声刀在切割过程中电流曲线图；

图1c为超声刀在切割过程中电流曲线图；

图2为本申请实施例一种应用于超声刀的切割控制方法的流程图；

图3为本申请实施例中，超声刀的工作原理图；

图4为本申请又一实施例中的应用于超声刀的切割控制方法的流程图。

具体实施方式

此处参考附图描述本申请的各种方案以及特征。

应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本申请的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且与上面给出的对本申请的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本申请的原理。

通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本申请的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本申请进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本申请的很多其它等效形式。

当结合附图时，鉴于以下详细说明，本申请的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

此后参照附图描述本申请的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本申请的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本申请模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本申请。

本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本申请的相同或不同实施例中的一个或多个。

本申请实施例提供一种应用于超声刀的切割控制方法，如图1所示，超声刀在一次完整的切割过程中，电压V0曲线可以如图1a中的虚线所示，电流I0曲线可以如图1b中的虚线所示负载load曲线可以如图1c所示。从图1a、图1b以及图1c中可以看出，一次完整的切割可以分为t1到t4四个时段。

t1：启动切割阶段，该阶段刀头由静止转为振动，需要克服一定的阻力，负载是较高的，但是时间比较短，一般不会对切割效果产生影响。

t2：均衡切割阶段，该阶段负载处于均衡状态，是切割止血的主要阶段。

t3：切割末段，该阶段由于处在快要切断的情况，负载会出现上升，同时组织变少，热量集中释放，是造成热损伤的主要阶段。

t4：组织切割完成阶段，该阶段组织实际切割完毕，但是工作指令并没被撤销，刀头继续对剪头垫进行振动切割，该阶段时间取决于人的反应速度。该阶段也会对剪头垫造成一定的损伤。

因此本实施例提供一种超声刀的切割控制方法通过准确的识别出是否进入到切割末段，即判断是否进入到t3阶段，由此在进入到t3阶段时及时的控制减少超声刀的能量输出，由此能够降低组织热损伤。具体采用本申请中的切割控制方法后的电压V1曲线可以如图1a中的实线所示，电流I1曲线可以如图1b中的实线所示。

具体可以如图2所示，本实施例中的应用于超声刀的切割控制方法，具体包括如下步骤：

步骤S101，检测超声刀的当前有功功率；

本步骤在具体实施过程中，在检测当前有功功率之前，可以预先确定功率临界值。该功率临界值确定确定过程为：基于超声刀初始工作时刻的额定工作电流，确定工作电流区间；实时检测获得当前工作电流；在所述当前工作电流满足所述工作电流区间、且所述当前工作电流满足所述工作电流区间的持续时间达到第二预定时间的情况下，检测预定时间段内各时刻的有功功率；基于各所述有功功率确定所述功率临界值。本申请中，通过根据超声刀启动切割时的工作档位来确定对应的额定工作电流I_S，进而确定工作电流区间为(I_S×(1-x₀％)，I_S×(1+x₀％))，其中x₀取值范围为0.1-10，可以根据实际需要进行调整，这样当后续实时检测的工作电流I_S’满足上述工作电流区间时，且满足的持续时间达到第二预定时间T_S时，说明超声刀由启动切割阶段(t1阶段)进入到均衡切割阶段(t2阶段)。由此就可以通过检测均衡切割阶段中各时刻的瞬时功率，从而计算出均衡切割阶段的平均有功功率P_S，然后根据平均有功功率P_S计算获得功率临界值为P_S×(1+x₁％)，为后续实时检测当前有功功率，基于功率临界值对当前有功功率进行判断奠定了基础。其中，x₁的取值范围为5-20，具体可以根据实际需要进行调整。本步骤中，设定的第二预定时间Ts小于或等于t2阶段的时间，具体可以根据实际经验来设定，例如第二预定时间T_S的取值范围为0.2s-1.5s等。

步骤S102，在所述当前有功功率大于预定的功率临界值、并且当前有功功率大于所述功率临界值的持续时间达到第一预定时间的情况下，按照预定的时间间隔、以阶梯式的方式逐次降低超声刀的额定工作电流。

本步骤在具体实施过程中，在确定了功率临界值之后，就可以基于功率临界值来对实时检测的当前有功功率进行判断，在判断所述当前有功功率大于预定的功率临界值、并且当前有功功率大于所述功率临界值的持续时间达到第一预定时间T_q的情况下，确定超声刀由均衡切割阶段(t2阶段)进入到切割末段(t3阶段)，此时则可以按照预定的时间间隔△T、以阶梯式的方式逐次降低超声刀的额定工作电流，以此来控制减少超声刀的能量输出，从而避免切割组成出现热损伤的问题。本实施例中上述的第一预定时间可以根据实际需要来预先设定，例如，第一预定时间T_q可以设定为50ms、60ms、70ms、80ms、100ms、120ms或150ms等等，其取值范围为40ms-160ms。本实施例通过检测超声刀的有功功率来准确的识别出超声刀是否进入到切割末段，从而能在进入到切割末段，即切割组织变的较少时，及时的对超声刀的工作电流进行调整，降低超声刀能量输出，从而能有效防止对切割组织造成热损伤。

本实施例在具体实施过程中，所述按照预定的时间间隔、以阶梯式的方式逐次降低超声刀的工作电流，具体包括：按照预定的时间间隔，基于预定的电流比例以及当前额定工作电流计算获得目标额定工作电流；将所述超声刀的当前额定工作电流调整至所述目标额定工作电流。例如预定的时间间隔为10ms，预定的电流比例为0.9，当前的额定工作电流为I_S，则可以每隔10ms来计算一次目标额定工作电流I，I＝0.9*I_S，然后将所述超声刀的当前额定工作电流调整至所述目标额定工作电流。本实施例中为了防止超声刀调整之后的工作电流小于超声刀正常工作的最小额定电流，因此在计算获得目标额定工作电流之后，可以将目标额定工作电流与该最小额定电流进行比较，在目标额定工作电流大于该最小额定电流的情况下，可以直接将当前当前额定工作电流调整至所述目标额定工作电流；在目标额定工作电流小于该最小额定电流的情况下，将所述超声刀的当前额定工作电流调整至所述最小额定电流。本实施例在具体实施过程中，可以按照工作电流的由大到小的顺序为超声刀预先设定若干工作档位。这样当确定了当前额定工作电流后，就可以确定与当前额定工作电流对应的工作档位，后续就可以按照预定的时间间隔、逐步调整至当前工作档位之后的各个工作档位，直至调整至最低工作档位。

本实施例中，超声刀的工作过程可以如图3所示：AC-DC转换模块将电网输入的交流电AC转换成直流电DC，并输出给超声驱动模块，超声驱动模块将该直流电转换成超声刀所需的超声驱动信号AC(即转换成特定频率交流电)，最后通过超声刀接口将该驱动信号输出给超声刀，超声刀驱动柄压电陶瓷晶片将驱动信号转换成超声刀的振动。因此，在检测获得当前工作电流时，则可以实时的采集超声驱动模块输出的反馈信号，获得采样数据；对所述采样数据进行处理获得电参数，例如对采样数据进行傅里叶变换处理，以此来获得谐波、相位、电压、电流等电参数；基于所述电参数获得所述当前工作电流，即获得当前实际工作电流。

在上述实施例的基础上，为了对本申请中的方案做进一步解释，以下结合具体的应用场景进行说明。如图4所述，超声刀在切割开始后，实时监测电流；假设当前系统工作档位要求电流为I_S，当实时/当前电流I_S’大于或等于I_S×(1±x₀％)持续第二预定时间即Ts时间,确定系统进入t2(均衡切割阶段)，计算出该时间段的平均有功功率，记为P_S。具体可以计算均衡切割阶段内预定时间段的有功功率值，该预定时间段可以根据实际经验来设定。

然后切割继续进行，持续监测超声刀当前的工作功率，如果在连续T_q时间内，系统工作有功功率P_S’大于P_S×(1+x₁％)，则确定超声刀系统进入t3(切割末段)。在每一个△T间隔调整系统工作档位电流为目标额定工作I，直至将系统工作档位电流调整至系统工作最小档电流。其中I＝I_S×(1-x₂％)，x₂和△T可以根据实际需要设定，如调整电流降到最小档工作电流的次数为n，则n×△T的时间应覆盖绝组织切割过程的t3时间段。

系统继续工作，工作电流会降低至系统工作最小档电流，不会对剪头垫造成太大损伤。

其中I_S为当前档位工作电流。具体可以将超声刀分为5档，每档都预设一个额定工作电流。

本实施例在具体实施过程中，x₀可取值为5-10之间的任意数值。T_S按照经验中血管切割时间，可取为0.8-1.5秒。x₁可取值为10-20之间的任意数值。T_q可取值为100ms。x₂可取值为5。

本实施例中，通过检测超声刀的有功功率来准确的识别出超声刀是否进入到切割末段，从而能在进入到切割末段，即切割组织变的较少时，及时的对超声刀的工作电流进行调整，降低超声刀能量输出，从而能有效防止组织的热损伤。

本申请另一实施例提供一种应用于超声刀的切割控制装置，包括：

检测模块，用于检测超声刀的当前有功功率；

调整模块，用于在所述当前有功功率大于预定的功率临界值、并且当前有功功率大于所述功率临界值的持续时间达到第一预定时间的情况下，按照预定的时间间隔、以阶梯式的方式逐次降低超声刀的额定工作电流。

具体的，本实施例中的应用于超声刀的切割控制装置，还包括用于确定所述预定的功率临界值的确定模块，所述确定模块具体用于：基于超声刀初始工作时刻的额定工作电流，确定工作电流区间；实时检测获得当前工作电流；在所述当前工作电流满足所述工作电流区间、且所述当前工作电流满足所述工作电流区间的持续时间达到第二预定时间的情况下，检测预定时间段内各时刻的有功功率；基于各所述有功功率确定所述功率临界值。

具体的，所述调整模块具体用于：按照预定的时间间隔，基于预定的电流比例以及当前额定工作电流计算获得目标额定工作电流；将所述超声刀的当前额定工作电流调整至所述目标额定工作电流。

本实施例中的应用于超声刀的切割控制装置还包括判断模块，所述判断模块具体用于：判断所述目标额定电流是否小于预设的最小额定电流；所述调整模块具体用于：在所述目标额定电流小于所述最小额定电流的情况下，将所述超声刀的当前额定工作电流调整至所述最小额定电流。

本申请通过检测超声刀的有功功率来准确的识别出超声刀是否进入到切割末段，从而能在进入到切割末段，即切割组织变的较少时，及时的对超声刀的工作电流进行调整，降低超声刀能量输出，从而能有效防止组织的热损伤。

本申请又一实施例提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下方法步骤：

步骤一、检测超声刀的当前有功功率；

步骤二、在所述当前有功功率大于预定的功率临界值、并且当前有功功率大于所述功率临界值的持续时间达到第一预定时间的情况下，按照预定的时间间隔、以阶梯式的方式逐次降低超声刀的额定工作电流。

上述方法步骤的具体实施过程可参见上述任一应用于超声刀的切割控制方法的实施例，本实施例在此不再重复赘述。

本申请通过检测超声刀的有功功率来准确的识别出超声刀是否进入到切割末段，从而能在进入到切割末段，即切割组织变的较少时，及时的对超声刀的工作电流进行调整，降低超声刀能量输出，从而能有效防止组织的热损伤。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (8)

1.一种应用于超声刀的切割控制方法，其特征在于，包括：

检测超声刀的当前有功功率；

在所述当前有功功率大于预定的功率临界值、并且当前有功功率大于所述功率临界值的持续时间达到第一预定时间的情况下，按照预定的时间间隔、以阶梯式的方式逐次降低超声刀的额定工作电流；

在检测超声刀的当前有功功率之前，所述方法还包括确定所述预定的功率临界值，具体包括：

基于超声刀初始工作时刻的额定工作电流，确定工作电流区间；

实时检测获得当前工作电流；

在所述当前工作电流满足所述工作电流区间、且所述当前工作电流满足所述工作电流区间的持续时间达到第二预定时间的情况下，检测预定时间段内各时刻的有功功率；

基于各所述有功功率确定所述功率临界值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照预定的时间间隔、以阶梯式的方式逐次降低超声刀的工作电流，具体包括：

按照预定的时间间隔，基于预定的电流比例以及当前额定工作电流计算获得目标额定工作电流；

将所述超声刀的当前额定工作电流调整至所述目标额定工作电流。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在将所述超声刀的当前额定工作电流调整至所述目标额定工作电流之前，所述方法还包括：

判断所述目标额定电流是否小于预设的最小额定电流；

在所述目标额定电流小于所述最小额定电流的情况下，将所述超声刀的当前额定工作电流调整至所述最小额定电流。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时检测获得当前工作电流具体包括：

实时的采集超声驱动模块输出的反馈信号，获得采样数据；

对所述采样数据进行处理获得电参数；

基于所述电参数获得所述当前工作电流。

5.一种应用于超声刀的切割控制装置，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测超声刀的当前有功功率；

调整模块，用于在所述当前有功功率大于预定的功率临界值、并且当前有功功率大于所述功率临界值的持续时间达到第一预定时间的情况下，按照预定的时间间隔、以阶梯式的方式逐次降低超声刀的额定工作电流；

用于确定所述预定的功率临界值的确定模块，所述确定模块具体用于：

基于超声刀初始工作时刻的额定工作电流，确定工作电流区间；

实时检测获得当前工作电流；

在所述当前工作电流满足所述工作电流区间、且所述当前工作电流满足所述工作电流区间的持续时间达到第二预定时间的情况下，检测预定时间段内各时刻的有功功率；

基于各所述有功功率确定所述功率临界值。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调整模块具体用于：

按照预定的时间间隔，基于预定的电流比例以及当前额定工作电流计算获得目标额定工作电流；

将所述超声刀的当前额定工作电流调整至所述目标额定工作电流。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括判断模块，所述判断模块具体用于：判断所述目标额定电流是否小于预设的最小额定电流；

所述调整模块具体用于：在所述目标额定电流小于所述最小额定电流的情况下，将所述超声刀的当前额定工作电流调整至所述最小额定电流。

8.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1-4任一项所述应用于超声刀的切割控制方法的步骤。