CN114831725A - 一种电外科发生器、电外科系统及其控制方法 - Google Patents

一种电外科发生器、电外科系统及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114831725A
CN114831725A CN202210481725.1A CN202210481725A CN114831725A CN 114831725 A CN114831725 A CN 114831725A CN 202210481725 A CN202210481725 A CN 202210481725A CN 114831725 A CN114831725 A CN 114831725A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tissue
impedance
sub
phase
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210481725.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114831725B (zh
Inventor
姚龙洋
张昊齐
王福源
韦大纶
刘振中
骆威
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innolcon Medical Technology Suzhou Co Ltd
Original Assignee
Innolcon Medical Technology Suzhou Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Innolcon Medical Technology Suzhou Co Ltd filed Critical Innolcon Medical Technology Suzhou Co Ltd
Priority to CN202210481725.1A priority Critical patent/CN114831725B/zh
Publication of CN114831725A publication Critical patent/CN114831725A/zh
Priority to PCT/CN2022/128236 priority patent/WO2023213061A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114831725B publication Critical patent/CN114831725B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14—Probes or electrodes therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/14—Probes or electrodes therefor
    • A61B18/1442—Probes having pivoting end effectors, e.g. forceps
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/14—Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
    • G06F17/141—Discrete Fourier transforms
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H40/00—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
    • G16H40/60—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices
    • G16H40/63—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices for local operation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/1206—Generators therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00571—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body for achieving a particular surgical effect
    • A61B2018/0063—Sealing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00642—Sensing and controlling the application of energy with feedback, i.e. closed loop control
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00696—Controlled or regulated parameters
    • A61B2018/00702—Power or energy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00773—Sensed parameters
    • A61B2018/00869—Phase
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636—Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00773—Sensed parameters
    • A61B2018/00875—Resistance or impedance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/04—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating
    • A61B18/12—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by heating by passing a current through the tissue to be heated, e.g. high-frequency current
    • A61B18/1206—Generators therefor
    • A61B2018/1246—Generators therefor characterised by the output polarity
    • A61B2018/126—Generators therefor characterised by the output polarity bipolar

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Discrete Mathematics (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

本申请实施例提供了一种电外科发生器、电外科系统及其控制方法。该方法包括：在确定刀具的两个电极有效夹持组织之后，依次执行多个子过程，每个子过程包括状态判定阶段和组织熔合阶段；其中：在每个子过程的状态判定阶段，根据组织的至少一个阻抗参数和至少一个时间参数，确定当前子过程的至少一个控制参数和至少一个结束参数；在每个子流程的组织熔合阶段，根据当前子过程的至少一个控制参数向组织输出能量，以及，根据当前子过程的至少一个结束参数确定是否结束当前子过程。因此，本申请实施例提供的技术方案，能够自适应控制组织闭合的过程，根据组织的闭合状态对输出到组织的能量进行动态且精确地控制，提高组织闭合的成功率和组织的爆破压。

Description

一种电外科发生器、电外科系统及其控制方法
技术领域
本申请涉及手术器械技术领域，尤其涉及一种电外科发生器、电外科系统及其控制方法。
背景技术
电外科系统(例如：高频电刀系统)包括电外科发生器以及与之连接的刀具，应用于单极手术时，电外科系统还包括返回电极。电外科发生器通过刀具向目标组织部位施加能量，实现电切、电凝或者组织闭合效果。在单极手术中，高频电流经单极刀具施加到组织部位，然后通过人体以及贴在人体表面的返回电极回到发生器；在双极手术中，高频电流经过刀具的两个电极以及两个电极之间夹持的组织返回到电外科发生器。双极手术由于电流被限制在两个电极之间，不会流经人体表面，从而更加安全可靠。
组织闭合是指通过能量熔合组织两侧胶原弹性蛋白和基质，从而使它们形成一个无明显界限的熔合质的过程。工作在双极模式的高频电刀系统可以向组织输出高频电信号，以通过电能熔合组织，实现组织的闭合。但是目前的高频电刀系统缺乏根据组织状态实时优化其输出能量的能力，导致组织闭合时容易出现组织黏连和碳化，降低了组织闭合的成功率和组织的爆破压。
发明内容
本申请实施例提供了一种电外科发生器、电外科系统及其控制方法，能够自适应控制组织闭合的过程，根据组织的闭合状态对输出到组织的能量进行动态且精确地控制，提高组织闭合的成功率和组织的爆破压。
第一方面，本申请实施例提供了一种电外科发生器，包括：功率输出模块，被配置为通过刀具的两个电极向组织输出能量；控制模块，被配置为：基于对输出能量的采样信号，确定组织的至少一个阻抗参数；在确定刀具的两个电极有效夹持组织之后，依次执行多个子过程；其中，在每个子过程中：根据组织的至少一个阻抗参数和至少一个时间参数，确定当前子过程的至少一个控制参数和至少一个结束参数；根据当前子过程的至少一个控制参数控制功率输出模块向组织输出能量，以及，根据当前子过程的至少一个结束参数确定是否结束当前子过程。
在一种可选择的实现方式中，控制模块被配置为：在每个子过程中，根据组织在上一个子过程中的最小阻抗和上一个子过程的持续时间确定当前子过程的至少一个控制参数。
在一种可选择的实现方式中，控制模块被配置为：在每个子过程中，根据组织在上一个子过程中的最小阻抗和偏置阻抗确定当前子过程的结束阻抗；偏置阻抗为固定值，或者，随子过程变化而变化的值。
在一种可选择的实现方式中，控制模块被配置为：如果组织的实时阻抗大于当前子过程的结束阻抗，结束当前子过程。
在一种可选择的实现方式中，控制模块被配置为：如果根据当前子过程的至少一个控制参数向组织输出能量的持续时间大于预设超时时间，结束当前子过程。
在一种可选择的实现方式中，控制模块被配置为：如果当前子过程的持续时间大于预设的子过程最大时间，结束当前子过程。
在一种可选择的实现方式中，控制模块还被配置为：在每个子过程中，根据组织在上一个子过程的最小阻抗、组织在当前子过程之前的所有子过程的最小阻抗和组织的初始阻抗确定组织闭合的结束阻抗。
在一种可选择的实现方式中，控制模块还被配置为：在根据当前子过程的至少一个控制参数向组织输出能量之前，根据组织的实时阻抗和组织闭合的结束阻抗判断是否完成组织闭合，其中，完成组织闭合的条件包括：组织的实时阻抗大于组织闭合的结束阻抗。
在一种可选择的实现方式中，控制模块还被配置为：在确定结束当前子过程时，判断组织闭合是否超时；如果组织闭合未超时，进入下一个子过程。
在一种可选择的实现方式中，控制模块还被配置为：获取组织的初始阻抗和初始相位，初始相位为刀具的两个电极输出到组织上的电压和电流之间的相位差的初始值；根据初始阻抗和初始相位，判断刀具的两个电极是否有效夹持组织。
在一种可选择的实现方式中，控制模块还被配置为：根据初始相位，查表获取初始阻抗对应的阻抗范围；判断初始阻抗是否位于其对应的阻抗范围内；如果是，确定刀具的两个电极有效夹持组织；如果否，确定刀具的两个电极未有效夹持组织。
在一种可选择的实现方式中，控制模块还被配置为：基于采样信号，计算输出能量的电压有效值和电流有效值，并根据电压有效值和电流有效值计算得到组织的参考阻抗；基于采样信号，利用离散傅里叶变换算法计算输出能量的基频的电压峰值和电流峰值，以及，二次谐波的电压峰值和电流峰值；根据基频的电压峰值和电流峰值，计算基频阻抗，以及，根据二次谐波的电压峰值和电流峰值计算二次谐波阻抗；根据参考阻抗与基频阻抗的比值确定基频阻抗的权重系数，根据参考阻抗与二次谐波阻抗的比值确定二次谐波阻抗的权重系数，并根据基频阻抗的权重系数和二次谐波阻抗的权重系数对基频阻抗和二次谐波阻抗加权求平均值，得到组织的实时阻抗。
在一种可选择的实现方式中，控制模块还被配置为：基于采样信号中的电压过零时间点和电流过零时间点，计算输出能量的参考相位；基于采样信号，利用离散傅里叶变换算法计算输出能量的基频的电压相位和电流相位，以及，二次谐波的电压相位和电流相位；根据基频的电压相位和电流相位，计算基频相位，以及，根据二次谐波的电压相位和电流相位计算二次谐波相位；根据参考相位与基频相位的比值确定基频相位的权重系数，根据参考相位与二次谐波相位的比值确定二次谐波相位的权重系数，并根据基频相位的权重系数和二次谐波相位的权重系数对基频相位和二次谐波相位加权求平均值，得到组织的实时相位。
第二方面，本申请实施例提供了一种电外科系统，包括：本申请实施例第一方面及其各实现方式提供的电外科发生器；用于与电外科发生器连接的刀具，刀具包括用于夹持组织的包括两个电极；电外科发生器用于通过刀具的两个电极向组织输出能量。
第三方面，本申请实施例提供了一种控制方法，该方法可以应用于本申请实施例第一方面及其各实现方式提供的电外科发生器以及本申请实施例第二方面提供的电外科系统。该方法包括：在确定刀具的两个电极有效夹持组织之后，依次执行多个子过程；其中，在每个子过程中：根据组织的至少一个阻抗参数和至少一个时间参数，确定当前子过程的至少一个控制参数和至少一个结束参数；根据当前子过程的至少一个控制参数向组织输出能量，以及，根据当前子过程的至少一个结束参数确定是否结束当前子过程。
本申请实施例提供的技术方案，可以根据组织的类型、尺寸和状态等自适应控制组织闭合过程。其中，组织闭合过程由若干个重复的子过程构成，每个子过程都会首先对组织的状态进行判断，并根据判断结果调整向组织输出能量的方式。因此，对于容易闭合或较小尺寸的组织，仅需要较少子过程就可以实现闭合，闭合速度快；对于较难闭合或较大尺寸的组织，会通过多个子过程保证组织充分闭合。从而，实现了根据组织的闭合状态对输出到组织的能量进行动态且精确地控制，提高组织闭合的成功率和组织的爆破压。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种电外科系统的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的电外科发生器的基本结构框图；
图3是本申请实施例提供的电外科发生器的一种优选结构框图；
图4是本申请实施例提供的一种用于计算组织阻抗和相位的方法的流程图；
图5是本申请实施例提供的一种控制方法的流程图；
图6是本申请实施例提供的组织熔合阶段的流程图；
图7是本申请实施例提供的组织闭合过程中的功率控制曲线图；
图8是本申请实施例提供的组织闭合过程中的组织阻抗变化曲线图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例的技术方案可以应用于内窥镜器械、腹腔镜器械或开放式器械，以用于通过向组织部位施加能量的方式，实现电切、电凝、组织闭合、血管密封等电外科手术操作。可以理解的是，在采用本申请实施例的技术方案实现的器械中，各部件之间的电气连接和机械连接的方式可能会有所不同，这些不同同样没有超出本申请实施例的保护范围。
本申请实施例提供了一种电外科系统。该电外科系统可以包括电外科发生器，以及可以与电外科发生器连接的一个或者多个手术器械。其中，手术器械包括但不限于双极电外科钳(也可称作双极刀具)、单极电外科钳(也可称作单极刀具)、单极有源电极、返回电极、脚踏开关等。电外科发生器可以基于特定的方式产生能量，并通过其连接的一个或者多个电外科钳将能量传递到组织部位。此外，电外科发生器还可以接收一个或者多个电外科钳的反馈信号，以及根据反馈信号对其产生的能量进行控制等。
图1是本申请实施例提供的一种电外科系统的结构示意图。如图1所示，该电外科系统包括：电外科发生器110，以及通过线缆120与电外科发生器110连接和电外科钳130(例如单极电外科钳或者双极电外科钳)。其中：电外科发生器110用于产生和控制输出到组织部位的能量，电外科发生器110还包括一个或者多个供电接口111。电外科钳130包括：刀具前口131，位于刀具前口131的电极132和/或电极133。其中，在刀具前口131内部，电极132和电极133可以通过导体(例如内部导线等)与线缆120连接。另外，线缆120的末端还包括与供电接口111相匹配的受电端子121，当受电端子121插入供电接口111时，电外科发生器110产生的能量可以通过线缆120、刀具内部的导体和刀具前口131的电极132和电极133输出到组织部位，实现电切、电凝、组织闭合、血管密封等效果。
在一个示例中，电外科系统具体可以是一种高频电刀系统。其中，电外科发生器110可以是用于输出高频交流信号的高频电刀发生器(也称高频电刀主机)，电外科钳130可以是一种包含两个电极的双极刀具。双极刀具的刀具前口131被设计成具有夹持作用的爪型结构，其中，电极132和电极133相对地设置在爪型结构的夹持面上。当用户握持双极刀具的刀把134并施力时，双极刀具的刀具前口131可以有效夹持组织，并施加较大的压力到组织部位。高频电刀发生器产生的高频电流可以被输出到电极132和电极133之间夹持的组织，以使组织闭合。这样，高频电流可以被限制在两个电极132和电极133之间，不会流经人体表面，从而更加安全可靠。其中，组织闭合指的是通过能量熔合组织两侧胶原弹性蛋白和基质，从而使它们形成一个无明显界限的熔合质的过程。
在一个示例中，高频电刀系统可工作在高频双极模式，该模式可以用于封闭7mm以下动脉、静脉以及淋巴管等。其中，与普通双极模式相比，高频双极模式输出能量的特征是高功率并且低电压，具有较高的输出电流，并且，能量被优化输出，从而防止组织黏连和碳化，配合刀具前爪施加在组织上的高压力，最终形成一个牢固的闭合区。
图2是本申请实施例提供的电外科发生器的基本结构框图。
如图2所示，在一种实现方式中，电外科发生器可以包括功率输出模块210和控制模块220。功率输出模块210与电外科发生器的供电接口111连接，用于通过供电接口111向电外科器发生器连接的刀具输出能量。控制模块220用于对功率输出模块210的输出信号进行采样，得到相应的采样信号。该采样信号例如可以包括功率输出模块210输出的电压和电流等。然后，控制模块220可以根据采样信号，确定组织的实时阻抗。接下来，控制模块220在根据组织的实时阻抗确定刀具的两个电极有效夹持组织之后，可以基于特定的算法，确定至少一个控制参数，该控制参数包括但不限于以下参数中的一个或者多个：输出功率、输出电压、输出电流、功率曲线和停止阻抗等。最后，控制模块220可以根据上述控制参数，对功率输出模块210向组织输出的能量进行控制，从而实现整个电外科系统的自适应闭环控制流程。
本申请实施例中，电外科系统的自适应闭环控制流程可以由重复执行的若干个子过程组成。以组织闭合为例，每个子过程可以包括状态判定阶段和组织熔合阶段。在状态判定阶段，控制模块220可以根据组织的至少一个阻抗参数和至少一个时间参数，基于一些特定的算法，判断当前组织的闭合状态，并确定当前子过程的至少一个控制参数和至少一个结束参数。在组织熔合阶段，控制模块220可以根据当前子过程的控制参数，实时调整功率输出模块210向组织输出的能量，以及，根据当前子过程的至少一个结束参数确定是否结束当前子过程。
可以理解的是：功率输出模块210为了实现向组织输出能量的功能，可以相应的包括一个或者多个功率输出电路，以及一个或者多个接口电路等；控制模块220为了实现信号采样、计算参数和控制功能，可以相应的包括一个或者多个输出采样电路，以及一个或者多个用于执行算法和/或存储数据的芯片等。这里需要说明的是，在不同的设计中，用于实现本申请实施例所涉及的各算法和功能的电外科发生器可能会被设计成不同的结构，但是无论结构相同与不同，这些设计均应用了本申请实施例的技术构思，因此均未超出本申请实施例的保护范围。
图3是本申请实施例提供的电外科发生器的一种优选结构框图。
如图3所示，在一种实现方式中，电外科发生器可以由功率产生及输出电路310、刀具接口电路320、供电接口111、输出采样模块330、输出及采样控制芯片340和主控芯片350组成。其中，功率产生及输出电路310和刀具接口电路320可以用于实现图2中的功率输出模块210的功能，输出采样模块330、输出及采样控制芯片340和主控芯片350可以用于实现图2中的控制模块220的功能。
功率产生及输出电路310通过刀具接口电路320与电外科发生器的供电接口111连接，用于在输出及采样控制芯片340的控制下产生并输出能量，例如高频交流信号，当刀具的两个电极夹持组织时，功率产生及输出电路310输出的能量可以通过刀具接口电路320、供电接口111和刀具输出到组织部位。
输出采样模块330可以位于功率产生及输出电路310的输出侧，由至少一个输出采样电路组成，用于对功率产生及输出电路310的输出信号进行采样，得到相应的采样信号，并将采样信号发送给输出及采样控制芯片340。该采样信号例如可以包括功率产生及输出电路310输出的电压和电流等。图3示例性示出了两个输出采样电路，为便于区分，这里分别称作第一输出采样电路331和第二输出采样电路332。其中，每个输出采样电路可以包括一个或者多个传感器，包括但不限于：一个或者多个电压传感器、和/或一个或者多个电流传感器。
在一个示例中，不同的输出采样电路可以包含不同类型的传感器，以得到不同类型的采样结果。例如，第一输出采样电路331可以包括电流传感器，以对输出信号进行电流采样，第二输出采样电路332可以包括电压传感器，以对输出信号进行电压采样。
这里需要说明的是，在不同的设计中，输出采样模块330可以有不同的实现方式，例如包括更多的输出采样电路或者更少的输出采样电路，例如包括更多类型的传感器或者包括更少类型的传感器，例如各个输出采样电路被配置实现与上述示例不同的采样功能，这些设计均未超出本申请实施例的保护范围。
主控芯片350，用于执行电外科系统的软件控制逻辑和算法。例如：根据输出及采样控制芯片340实时的采样信号，计算出输出信号的一种或者多种参数，该参数例如可以包括输出信号基频或二次谐波对应的阻抗、电压与电流之间的相位差等。进一步地，主控芯片350可以基于输出信号的一种或者多种参数，根据算法产生至少一种控制参数，该控制参数包括但不限于以下参数中的一个或者多个：输出功率、输出电压、输出电流、功率曲线和停止阻抗等。
在一些实现方式中，主控芯片350可以包括一个或者多个处理器/处理单元。例如，主控芯片350可以为：ARM架构的处理器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，FPGA)、专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、中央处理器(central processingunit，CPU)、图形处理器(graphics processing unit，GPU)、微控制器单元(microcontroller unit，MCU)等。其中，当主控芯片350由多个处理器/处理单元组成时，不同的处理单元/处理单元可以是独立的器件，也可以集成在一个芯片中，例如集成在系统芯片(system on a chip，SoC)中。
输出及采样控制芯片340，用于将输出采样模块330的采样信号发送给主控芯片350，以及根据主控芯片350发送的控制参数对功率产生及输出电路310、第一输出采样电路331、第二输出采样电路332进行实时控制。
在一种实现方式中，输出采样电路可以实时对输出信号的电压和电流进行采样。输出及采样控制芯片340可以配置每个输出采样电路在输出信号的每个信号周期内的采样点的数量。
在一个示例中，当电外科系统被实现为高频电刀系统时，其输出的高频信号的频率可以在450KHz～550KHz之间，相应地，输出采样电路在每个信号周期可以包括64个采样点或者128个采样点。
本申请实施例对输出采样电路在每个信号周期的采样点的数量不做具体限定。技术人员在实施本申请时，可以根据输出信号的频率、芯片的计算能力、算法需求、对输出能量控制的精细度的需求等合理选择每个信号周期的采样点，这些都没有超出本申请实施例的保护范围。
在一些实现方式中，输出及采样控制芯片340可以包括一个或者多个处理器/处理单元。例如，输出及采样控制芯片340可以为：ARM架构的处理器、DSP、FPGA、ASIC、CPU、GPU、MCU等。其中，当输出及采样控制芯片340由多个处理器/处理单元组成时，不同的处理单元/处理单元可以是独立的器件，也可以集成在一个芯片中，例如集成在SoC中。
在一些实现方式中，主控芯片350和输出及采样控制芯片340的功能也可以采用同一块芯片来实现。例如：电外科发生器的芯片可以仅包括主控芯片350，采样控制芯片的算法和信号传输能力可以同时由主控芯片350来实现。
在一些实现方式中，电外科发生器还可以包括一个或者多个存储器。存储器可以用于存储主控芯片350和/或输出及采样控制芯片340执行的算法程序，以及存储执行算法程序过程中产生的数据、缓存等，还可以存储输出采样模块330的采样结果等。存储器可以是独立的器件，也可以与处理器集成或者封装在同一个芯片中，成为主控芯片350和/或输出及采样控制芯片340的一部分。存储器例如可以包括易失性存储器(volatile memory)，如：动态随机存取存储器(dynamic random access memory，DRAM)、静态随机存取存储器(static random access memory，SRAM)等；还可以包括非易失性存储器(non-volatilememory，NVM)，如：电子式可擦除可编程只读存储器(electrically-erasableprogrammable read-only memory，EEPROM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、闪存(flash memory)等。
在一些实现方式中，电外科发生器还可包括一个或者多个开关、一个或者多个按键等。例如：电源开关、信号输出开关、工作模式按键等，本申请实施例对此不做限定。
在一些实现方式中，电外科发生器还包括一个或者多个外接踏板。当用户踩下踏板时，电外科发生器可以执行相应的功能，例如：例如开始组织闭合过程，向外输出初始信号等。
在一些实现方式中，电外科发生器还可以包括一个或者多个显示屏，该显示屏可以用于显示信息，例如：电外科发生器输出信号的功率、频率、组织阻抗、组织相位、组织闭合成功或者组织闭合失败的通知信息、刀具有效夹持组织或者刀具未有效夹持组织的通知信息等，本申请实施例对此不做限定。
在一些实现方式中，电外科发生器还可以包括一个或者多个播放装置，例如扬声器、蜂鸣器等，该播放装置用于向用户播放声音信号，以传递相应的信息，例如：组织闭合成功或者组织闭合失败的通知信息、刀具有效夹持组织或者刀具未有效夹持组织的通知信息等，本申请实施例对此不做限定。
在电外科手术过程中，由于实际的手术环境十分复杂，电路和组织部位在温度、血液、体液渗透、周围组织、刀具状态等因素影响的影响下，会存在变化的寄生电感、寄生电容。寄生电感和寄生电容的存在会增加计算组织阻抗和相位的难度，导致采用传统的单一算法计算的组织阻抗和相位不够准确。
为此，本申请实施例提供了一种用于更准确地计算组织阻抗和相位的方法。该方法可以应用于本申请实施例提供的电外科发生器或电外科系统，也可以应用于其他的设备或者系统中，本申请实施例对此不做限定。
在一种实现中，该计算组织阻抗和相位的方法可以由电外科发生器中的控制模块(例如：主控芯片和/或输出及采样控制芯片)执行相应的算法实现，也可以描述成控制模块(例如：主控芯片和/或输出及采样控制芯片)被配置为执行该方法的各个步骤。
图4是本申请实施例提供的一种用于计算组织阻抗和相位的方法的流程图。如图4所示，在一个示例中，该方法可以包括以下步骤S401-S408：
步骤S401，基于输出信号的采样信号，计算输出信号的电压有效值和电流有效值。
在一种实现方式中，主控芯片可以基于输出采样电路在一个或者多个周期内采样得到的多个采样点的电压值和电流值，利用有效值算法计算输出信号的电压有效值和电流有效值。
示例性的，电压有效值可以采用以下公式计算得到：
Figure BDA0003627751220000071
其中，Urms表示电压有效值，N表示采样点的数量，Ut表示第t个采样点的电压值，t∈[1,N]。
示例性的，电流有效值可以采用以下公式计算得到：
Figure BDA0003627751220000072
其中，Irms表示电流有效值，N表示采样点的数量，It表示第t个采样点的电流值，t∈[1,N]。
步骤S402，根据电压有效值和电流有效值计算组织的参考阻抗。
示例性的，组织的参考阻抗可以采用以下公式计算得到：
Figure BDA0003627751220000073
其中，Zref表示参考阻抗，Urms表示电压有效值，Irms表示电流有效值。
步骤S403，根据采样信号中的电压信号的过零时间点和电流信号的过零时间点，利用过零比较法，计算输出信号的参考相位。
示例性的，输出信号的参考相位可以采用以下公式计算得到：
Figure BDA0003627751220000074
其中，θref表示参考相位，tu表示电压信号的过零时间点，tI表示电流信号的过零时间点，T表示输出信号的周期。
步骤S404，基于采样信号，利用离散傅里叶变换算法计算输出信号基频的电压峰值和电压相位，基频的电流峰值和电流相位，以及二次谐波的电压峰值和电压相位，二次谐波的电流峰值和电流相位。
这里需要补充说明的是，对于电外科系统来说，刀具夹持的组织属于非线性负载，因此，输出到组织的电压或电流不仅仅包含基频的波形，还包含基频整数倍的谐波波形，例如：二次谐波、三次谐波等。因此，为了更加准确地计算出组织的实时阻抗和实时相位，还需要考虑谐波的影响。
在步骤S404中，可以采用的离散傅里叶变换算法包括但不限于快速傅里叶变换(fast fourier transform，FFT)算法或者格策尔Goertzel算法等，本申请实施例对此不做限定。
步骤S405，根据基频的电压峰值和电流峰值，计算基频阻抗，根据基频的电压相位和电流相位，计算基频相位。
基频阻抗为输出信号基频的电压峰值和电流峰值的比值，具体采用以下公式计算得到：
Z1＝U1/I1
其中，Z1表示基频阻抗，u1表示基频的电压峰值，I1表示基频的电流峰值。
基频相位为输出信号基频的电压相位与基频的电流相位之差，具体采用以下公式计算得到：
θ1＝θv1-θI1
其中，θ1表示基频相位，θv1表示基频的电压相位，θI1表示基频的电流相位。
步骤S406，根据二次谐波的电压峰值和电流峰值，计算二次谐波阻抗，根据二次谐波的电压相位和电流相位，计算二次谐波相位。
二次谐波阻抗为输出信号二次谐波的电压峰值和电流峰值的比值，具体采用以下公式计算得到：
Z2＝U2/I2
其中，Z2表示二次谐波阻抗，U2表示二次谐波的电压峰值，I2表示二次谐波的电流峰值。
二次谐波相位为输出信号二次谐波的电压相位与二次谐波的电流相位之差，具体采用以下公式计算得到：
θ2＝θv2－θI2
其中，θ2表示二次谐波相位，θv2表示二次谐波的电压相位，θI2表示二次谐波的电流相位。
步骤S407，根据基频阻抗和二次谐波阻抗，计算组织的实际阻抗。
在一种实现方式中，组织的实际阻抗可以通过对基频阻抗和二次谐波阻抗加权求平均值得到，具体可以采用以下公式计算：
Z＝wZ1Z1+wZ2Z2
其中，Z表示组织的实际阻抗，Z1表示基频阻抗，wZ1表示基频阻抗的权重系数，Z2表示二次谐波阻抗，wZ2表示二次谐波阻抗的权重系数。
在一种实现方式中，基频阻抗的权重系数可以根据基频阻抗与参考阻抗的比值确定。
示例性的，基于基频阻抗与参考阻抗的比值，可以通过算法构建一个从基频阻抗与参考阻抗的比值到基频阻抗的权重系数的映射函数fZ1，通过该映射函数fZ1例将基频阻抗与参考阻抗的比值映射到权重系数的取值区间内，从而得到基频阻抗的权重系数。该映射函数fZ1可以表示为：
Figure BDA0003627751220000081
其中，wZ1表示基频阻抗的权重系数，Z1表示基频阻抗，Zref表示参考阻抗。
在一种实现方式中，二次谐波阻抗的权重系数可以根据二次谐波阻抗与参考阻抗的比值确定。
示例性的，基于二次谐波阻抗与参考阻抗的比值，可以通过算法构建一个从二次谐波阻抗与参考阻抗的比值到二次谐波阻抗的权重系数的映射函数fZ2，通过该映射函数fZ2例将二次谐波阻抗与参考阻抗的比值映射到权重系数的取值区间内，从而得到二次谐波阻抗的权重系数。该映射函数fZ2可以表示为：
Figure BDA0003627751220000082
其中，wZ2表示二次谐波阻抗的权重系数，Z2表示二次谐波阻抗，Zref表示参考阻抗。
步骤S408，根据基频相位和二次谐波相位，计算组织的实际相位。
在一种实现方式中，组织的实际相位可以通过对基频相位和二次谐波相位加权求平均值得到，具体可以采用以下公式计算：
θ＝wθ1θ1+wθ2θ2
其中，θ表示组织的实际相位，θ1表示基频相位，wθ1表示基频相位的权重系数，θ2表示二次谐波相位，wθ2表示二次谐波相位的权重系数。
在一种实现方式中，基频相位的权重系数可以根据基频相位与参考相位的比值确定。
示例性的，基于基频相位与参考相位的比值，可以通过算法构建一个从基频相位与参考相位的比值到基频相位的权重系数的映射函数，通过该映射函数例将基频相位与参考相位的比值映射到权重系数的取值区间内，从而得到基频相位的权重系数。该映射函数fθ1可以表示为：
Figure BDA0003627751220000091
其中，wθ1表示基频相位的权重系数，θ1表示基频相位，θref表示参考相位。
在一种实现方式中，二次谐波相位的权重系数可以根据二次谐波相位与参考相位的比值确定。
示例性的，基于二次谐波相位与参考相位的比值，可以通过算法构建一个从二次谐波相位与参考相位的比值到二次谐波相位的权重系数的映射函数，通过该映射函数例将二次谐波相位与参考相位的比值映射到权重系数的取值区间内，从而得到二次谐波相位的权重系数。该映射函数fθ2可以表示为：
Figure BDA0003627751220000092
其中，wθ2表示二次谐波相位的权重系数，θ2表示二次谐波相位，Zref表示参考相位。
可以理解的是，主控芯片可以基于输出采样电路在一个或者多个周期内采样得到的多个采样点的电压值和电流值，实时对组织的实际阻抗和相位进行计算，这样，主控芯片计算出的实际阻抗和相位为组织的实时阻抗和实时相位。
根据上述方法，电外科发生系统采用有效值算法和过零比较算法计算出组织的参考阻抗和参考相位，采用离散傅里叶变换算法计算出组织的基频阻抗、基频相位、二次谐波阻抗、二次谐波相位，最后采用加权求平均的方式计算出组织的实时阻抗和实时相位。因此，与传统的采用单一算法计算的方法相比，本申请实施例提供的计算组织阻抗和相位的方法能够更准确地计算出组织的实时阻抗和实时相位。
在一些实现方式中，电外科系统在计算组织的实际阻抗和实际相位时，还可以考虑三次谐波，甚至更高次的谐波。
那么，组织的实际阻抗可以通过以下公式计算得到：
Figure BDA0003627751220000093
其中，Z表示组织的实际阻抗，N表示计算时考虑的谐波的最高次数，wzi表示i次谐波阻抗的权重系数，Zi表示i次谐波阻抗(i＝1时，表示基频阻抗)。
i次谐波阻抗的权重系数可以通过以下映射函数fZi得到：
Figure BDA0003627751220000094
其中，wZi表示i次谐波阻抗的权重系数，Zi表示i次谐波阻抗，Zref表示参考阻抗。
另外，组织的实际相位可以通过以下公式计算得到：
Figure BDA0003627751220000095
其中，θ表示组织的实际相位，N表示计算时考虑的谐波的最高次数，wθi表示i次谐波相位的权重系数，θi表示i次谐波相位(i＝1时，表示基频相位)。
i次谐波相位的权重系数可以通过以下映射函数fθ2得到：
Figure BDA0003627751220000096
其中，wθi表示i次谐波相位的权重系数，θi表示i次谐波相位，θref表示参考相位。
本申请实施例还提供了一种控制方法。该方法可以应用于本申请实施例提供的电外科发生器或电外科系统，也可以应用于其他的设备或者系统中，本申请实施例对此不做限定。
在一种实现中，该控制方法可以由电外科发生器中的控制模块(例如：主控芯片和/或输出及采样控制芯片)执行相应的算法实现，也可以描述成控制模块(例如：主控芯片和/或输出及采样控制芯片)被配置为执行该方法的各个步骤。
图5是本申请实施例提供的一种控制方法的流程图。下面结合图5，以电外科系统应用该控制方法实现组织闭合过程为例，对该控制方法的各步骤进行示例性说明。
如图5所示，在一个示例中，该方法可以包括以下步骤S501-S510：
步骤S501，开始组织闭合过程。
具体实现中，用户(例如：执行组织闭合手术的医生)可以通过按下刀具上的手动开关或者踩下相应的脚踏板的方式，开始组织闭合过程。
在组织闭合过程开始后，电外科发生系统开始向外输出初始信号，该初始信号也可以被称作小信号。初始信号可以是一个低功率的高频交流信号，其功率范围例如可以在1W～10W之间，持续时间可以在10ms～30ms之间。
在一种实现方式中，初始信号的功率优选为8W，持续时间为100ms，频率为450KHz。
本申请实施例中，初始信号可以用于电外科发生系统进行信号采样并计算组织的初始阻抗和初始相位。那么，技术人员在实施本方法时，可以根据输出采样电路的采样能力、主控芯片计算初始阻抗和初始相位的数据需求等确定初始信号的功率、持续时间、频率等参数，以确保初始信号的功率和频率在输出采样电路的采样范围内，且输出采样电路在初始信号的持续时间内采集到的数据能够满足计算初始阻抗和初始相位的数据需求。
步骤S502，获取组织的初始阻抗和初始相位。
具体实现中，电外科系统可以基于对初始信号的采样结果，根据上述步骤S401-步骤S408提供的方法计算组织的初始阻抗和初始相位，这里不再赘述。
步骤S503，判断刀具的两个电极是否有效夹持组织。
如果是，执行步骤S504。如果否，执行步骤S509。其中，在步骤S509中，电外科发生系统可以通过语音消息、在显示屏上显示信息、或者指示灯信息等方式提示用户松开刀具，并且重新夹持组织。
一般来说，在实际手术过程中，刀具夹持不同类型或者尺寸的组织会导致不同的组织阻抗和相位，并且该组织阻抗和相位之间还存在着不同的对应关系。另外，组织阻抗的大小还与刀具夹持组织的状态、组织周围环境等因素有关。例如：当刀具的两个电极之间夹持的组织过少，或者组织周围存在液体时，组织阻抗会偏小；当刀具的两个电极之间夹持的组织过多或者开路时，组织阻抗会偏大。因此，电外科系统可以根据组织的初始阻抗和初始相位，判断刀具是否有效夹持组织。
在一种实现方式中，技术人员可以根据阻抗与相位之间的对应关系预先建立一个查询表。该查询表可以预先存储在电外科发生器的存储器中。查询表中具体可以记录不同的组织相位与阻抗上阈值和阻抗下阈值的对应关系。这样，电外科系统可以通过查表的方式获取初始阻抗Z0对应的阻抗上阈值Zupper和阻抗下阈值Zlower；然后判断初始阻抗Z0是否在阻抗上阈值Zupper和阻抗下阈值Zlower之间；如果初始阻抗Z0在阻抗上阈值Zupper和阻抗下阈值Zlower之间，说明刀具的两个电极有效夹持组织；如果初始阻抗Z0高于阻抗上阈值Zupper，说明刀具的两个电极之间夹持的组织过多或者开路；如果初始阻抗Z0低于阻抗上阈值Zupper，说明刀具的两个电极之间夹持的组织过少，或者组织周围存在液体。
这样，电外科系统可以根据组织阻抗和相位存在的不同的对应关系，查表确定出一个阻抗范围，然后通过判断初始阻抗是否落在该阻抗范围内，从而更准确地判断刀具是否有效夹持组织。
步骤S504，载入算法数据。
具体实现中，电外科系统在确认刀具的两个电极有效夹持组织之后，可以开始载入组织闭合流程的算法数据，算法数据一般包含程序代码和相应的控制参数，算法数据可以保存在存储器中，也可以存储在云端。然后，该方法进入到自适应组织闭合过程。
步骤S505，进入组织闭合流程的下一个子过程。
与传统的组织闭合流程不同的是，本申请实施例的组织闭合流程由多个子过程组成。电外科系统在每个子过程中，可以根据测得的组织阻抗判断组织闭合是否结束，以及确定当前子过程向组织输出能量的参数。本申请实施例之所以采用这样的设计，是考虑到：组织类型和环境比较复杂，例如开始时刀具前口可能会存在过多液体，影响测得的阻抗值；因此，仅根据组织在某一时刻或者某一阶段的状态确定的参数，可能会有较大的偶然性和误差，增加组织闭合失败的可能性。本申请实施例通过将组织闭合过程细分为多个子过程，则可以实现对组织状态的更准确的判断，以及对能量输出的更准确的控制。
这里需要补充说明的是，在组织闭合过程的开始阶段，“下一个子过程”指的是组织闭合过程的第一个子过程。
每个子过程可以具有一个预定的最大持续时间，该最大持续时间可以在100ms～3000ms之间，这里不做具体限定。
在一种优选的实现方式中，每个子过程的最大持续时间优选为2000ms。
在一种实现方式中，每个子过程包括状态判定阶段和组织熔合阶段。其中，状态判定阶段对应以下步骤S506和步骤S507，组织熔合阶段对应以下步骤S508。
步骤S506，状态判定阶段，根据组织的至少一个阻抗参数和至少一个时间参数，确定当前子过程的至少一个控制参数和至少一个结束参数。
在每个子过程中，状态判定阶段的持续时间可以在10ms～300ms之间。电外科系统在状态判定阶段可以以恒定功率的方式输出能量，其功率大小可以在1W～10W之间。
在一种实现方式中，电外科系统可以根据组织在上一个子过程中的最小阻抗、上一个子过程的持续时间等参数，确定当前子过程的控制参数，从而在每个子过程中，实时控制和优化能量的输出方式。其中，如果是第一个子过程，则可以根据初始阻抗和子过程的最大持续时间来确定当前子过程的控制参数。
当前子过程的控制参数可以是当前子过程在组织熔合阶段的至少一个功率控制曲线参数，例如：功率控制曲线的上升斜率等。根据该参数确定的功率控制曲线包括但不限于：线性曲线、多项式曲线、指数曲线等，本申请实施例对此不做限定。
在一种优选的实现方式中，功率控制曲线P(t)可以是基于时间t-功率P的二次曲线。例如：
P(t)＝a*t2+b*t+c
其中，a，b，c为二次曲线的系数。该系数可以由组织在上一个子过程中的最小阻抗和上一个子过程的持续时间等参数确定。例如：
Figure BDA0003627751220000111
其中：Zlastmin表示组织在上一个子过程中的最小阻抗；Tlxst表示上一个子过程的持续时间；fa，fb，fc分别为用于根据Zlastmin和Tlast得到各个系数a，b，c的映射函数，本申请实施例对该映射函数不做具体限定。
进一步的，在每个子过程中，电外科系统还可以根据至少一个阻抗参数确定当前子过程的至少一个结束判断参数。其中：至少一个阻抗参数包括但不限于组织在上一个子过程中的最小阻抗、组织在当前子过程之前的所有子过程的最小阻抗、组织的初始阻抗等参数；至少一个结束判断参数包括但不限于当前子过程的结束阻抗、组织闭合的结束阻抗。
具体实现中，电外科系统可以根据组织在上一个子过程中的最小阻抗，确定当前子过程的结束阻抗。
在一个优选的实现方式中，当前子过程的结束阻抗可以通过以下函数计算得到：
Zlocalend＝α*Zlastmin+Zadapt
该函数是一个线性函数，其中：Zlocalend表示当前子过程的结束阻抗，Zlastmin表示组织在上一个子过程中的最小阻抗，Zadapt为偏置阻抗，偏置阻抗为固定值，或者，随子过程变化而变化的值，α为一个固定系数。
具体实现中，电外科系统可以根据组织在上一个子过程的最小阻抗、组织在当前子过程之前的所有子过程的最小阻抗、组织的初始阻抗，确定组织闭合的结束阻抗。
在一种优选的实现方式中，组织闭合的结束阻抗为组织在上一个子过程的最小阻抗、组织在当前子过程之前的所有子过程的最小阻抗、组织的初始阻抗的加权平均值。具体可以通过以下函数计算得到：
Zend＝β1*Zlastmin+β2*Zmin+β3*Z0
其中：Zend表示组织闭合的结束阻抗，Zlastmin表示组织在上一个子过程中的最小阻抗，Zmin表示组织在当前子过程之前的所有子过程的最小阻抗，Z0表示组织的初始阻抗，β1、β2、β3为加权系数，本申请实施例对加权系数的取值不做具体限定。
这样，电外科系统在每个子过程的状态判定阶段，可以根据组织在上一个子过程的最小阻抗、组织在当前子过程之前的所有子过程的最小阻抗、组织的初始阻抗等动态更新当前子过程的结束阻抗和组织闭合的结束阻抗，从而实现对每个子过程和组织闭合过程是否结束的准确判断。
步骤S507，判断是否完成组织闭合。
如果否，执行步骤S508。如果是，执行步骤S510。其中，在步骤S510中，电外科系统可以停止输出能量，并且通过语音消息、在显示屏上显示信息、或者指示灯信息等方式提示组织闭合成功。
在步骤S507中，电外科系统可以根据组织闭合的结束阻抗与组织的实时阻抗的数值关系，判断是否完成组织闭合。其中，如果组织的实时阻抗大于组织闭合的结束阻抗，则确定组织闭合成功；如果组织的实时阻抗小于或者等于组织闭合的结束阻抗，则确定组织闭合未成功。
步骤S508，组织熔合阶段，根据当前子过程的至少一个控制参数控制功率输出模块向组织输出能量，以及，根据当前子过程的至少一个结束参数确定是否结束当前子过程。在结束当前子过程时，如果组织闭合过程未超时，跳转至步骤S505。
具体实现中，电外科系统可以根据当前子过程的状态判定阶段确定的功率控制曲线向组织输出能量，并判断是否满足当前子过程的结束条件(也可以描述为组织熔合阶段的结束条件)，如果满足当前子过程的结束条件，则停止根据功率控制曲线向组织输出能量，结束当前子过程。当前子过程的结束条件包括但不限于：组织的实时阻抗大于当前子过程的结束阻抗，或者，根据当前子过程的控制参数向组织输出能量的持续时间大于预设的超时时间(即：组织熔合阶段超时)，或者，当前子过程的持续时间大于预设的子过程最大时间(即：子过程超时)。
其中，组织熔合阶段的超时时间可以在500～3000ms之间，本申请实施例对此不做限定。
图6是本申请实施例提供的组织熔合阶段的流程图。
如图6所示，在一种实现方式中，组织熔合阶段可以包括以下步骤S601-S606。
步骤S601，组织熔合阶段开始。
步骤S602，根据功率控制曲线向组织输出能量。
具体实现中，电外科发生系统可以根据功率控制曲线实时调整向组织输出能量的功率，以闭合组织。
步骤S603，判断组织的实时阻抗是否大于当前子过程的结束阻抗，或者，组织熔合阶段的持续时间是否大于预设的超时时间，或者，前子过程的持续时间是否大于预设的子过程最大时间。如果是，则执行步骤S604，如果否，则继续根据功率控制曲线向组织输出能量。
步骤S604，判断组织闭合手术是否超时。
如果是，则执行步骤S605。如果否，则执行步骤S606。
步骤S605，提示组织闭合失败。
具体实现中，电外科系统可以通过语音消息、在显示屏上显示信息、或者指示灯信息等方式提示组织闭合失败，本申请实施例对此不做限定。
步骤S606，进入到下一个子过程。
图7是本申请实施例提供的组织闭合过程中的功率控制曲线图。
如图7所示，该功率控制曲线图示出了电外科系统的输出功率在多个子过程(例如：Sub1、Sub2～SubN)中随时间变化的情况。从图7可以看出，在每个子过程中，功率控制曲线包括两种状态：第一种状态是功率较低且平稳的状态，对应的是子过程中的状态判定阶段；第二种状态是功率迅速上升的状态，对应的是子过程中的组织熔合阶段。另外，由于每个子过程的功率控制曲线、结束阻抗等是根据组织在上一个子过程中的最小阻抗、上一个子过程的持续时间等参数确定的。因此，在不同的子过程中，功率控制曲线上升的斜度、峰值，以及子过程的持续时间也是根据这些参数不断动态调整的。这样，电外科系统可以在各个子过程中，对输出到组织的能量进行动态且精确地控制，提高组织闭合的成功率和组织的爆破压。
图8是本申请实施例提供的组织闭合过程中的组织阻抗变化曲线图。
根据目前的研究表明，组织阻抗一般在组织熔合阶段的数值最小。而通过图8可以看出，通过一系列子过程，可以将组织阻抗在较长时间内均维持在较低值，因此可以实现更充分地组织熔合，使熔合后的组织具有更高的爆破压。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供了一种电外科发生器、电外科系统及其控制方法，可以根据组织的类型、尺寸和状态等自适应控制组织闭合过程。组织闭合过程由若干个重复的子过程构成，每个子过程都会首先对组织的状态进行判断，并根据判断结果调整向组织输出能量的方式。因此，对于容易闭合或较小尺寸的组织，仅需要较少子过程就可以实现闭合，闭合速度快；对于较难闭合或较大尺寸的组织，会通过多个子过程保证组织充分闭合，达到足够高的闭合爆破压。
本申请实施例提供的技术方案可以扩展到其他基于能量的器械或者方法中，包括但不限于超声波、激光、微波和冷冻组织等。可以理解的是，当能量的类型不同时，用于确定能量输出方式的组织参数也会产生相应的改变，例如：当采用电外科能量来闭合组织时，组织参数可以为阻抗参数。当采用热能、超声波、光学、微波等方式来治疗组织时，组织参数可以是温度、密度、不透明性等。本申请实施例对此不做限定。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种电外科发生器，其特征在于，包括：
功率输出模块，被配置为通过刀具的两个电极向组织输出能量；
控制模块，被配置为：
基于对输出能量的采样信号，确定组织的至少一个阻抗参数；
在确定所述刀具的两个电极有效夹持组织之后，依次执行多个子过程；
其中，在每个子过程中：
根据组织的至少一个阻抗参数和至少一个时间参数，确定当前子过程的至少一个控制参数和至少一个结束参数；
根据当前子过程的至少一个控制参数控制功率输出模块向组织输出能量，以及，根据当前子过程的至少一个结束参数确定是否结束当前子过程。
2.根据权利要求1所述的电外科发生器，其特征在于，
所述控制模块被配置为：在每个子过程中，根据组织在上一个子过程中的最小阻抗和上一个子过程的持续时间确定当前子过程的至少一个控制参数。
3.根据权利要求1或2所述的电外科发生器，其特征在于，
所述控制模块被配置为：在每个子过程中，根据组织在上一个子过程中的最小阻抗和偏置阻抗确定当前子过程的结束阻抗；所述偏置阻抗为固定值，或者，随子过程变化而变化的值。
4.根据权利要求3所述的电外科发生器，其特征在于，
所述控制模块被配置为：如果组织的实时阻抗大于当前子过程的结束阻抗，结束当前子过程。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电外科发生器，其特征在于，
所述控制模块被配置为：如果根据当前子过程的至少一个控制参数向组织输出能量的持续时间大于预设超时时间，结束当前子过程。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电外科发生器，其特征在于，
所述控制模块被配置为：如果当前子过程的持续时间大于预设的子过程最大时间，结束当前子过程。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电外科发生器，其特征在于，
所述控制模块还被配置为：在每个子过程中，根据组织在上一个子过程的最小阻抗、组织在所述当前子过程之前的所有子过程的最小阻抗和组织的初始阻抗确定组织闭合的结束阻抗。
8.根据权利要求7所述的电外科发生器，其特征在于，
所述控制模块还被配置为：在根据当前子过程的至少一个控制参数向组织输出能量之前，根据组织的实时阻抗和组织闭合的结束阻抗判断是否完成组织闭合，其中，完成组织闭合的条件包括：组织的实时阻抗大于组织闭合的结束阻抗。
9.根据权利要求1-8任一项所述的电外科发生器，其特征在于，
所述控制模块还被配置为：在确定结束当前子过程时，判断组织闭合是否超时；如果组织闭合未超时，进入下一个子过程。
10.根据权利要求1-9任一项所述的电外科发生器，其特征在于，
所述控制模块还被配置为：获取组织的初始阻抗和初始相位，所述初始相位为所述刀具的两个电极输出到组织上的电压和电流之间的相位差的初始值；根据所述初始阻抗和所述初始相位，判断所述刀具的两个电极是否有效夹持组织。
11.根据权利要求10所述的电外科发生器，其特征在于，
所述控制模块还被配置为：根据所述初始相位，查表获取所述初始阻抗对应的阻抗范围；判断所述初始阻抗是否位于其对应的阻抗范围内；如果是，确定所述刀具的两个电极有效夹持组织；如果否，确定所述刀具的两个电极未有效夹持组织。
12.根据权利要求1-11任一项所述的电外科发生器，其特征在于，
所述控制模块还被配置为：基于采样信号，计算输出能量的电压有效值和电流有效值，并根据所述电压有效值和电流有效值计算得到组织的参考阻抗；基于采样信号，利用离散傅里叶变换算法计算输出能量的基频的电压峰值和电流峰值，以及，二次谐波的电压峰值和电流峰值；根据基频的电压峰值和电流峰值，计算基频阻抗，以及，根据二次谐波的电压峰值和电流峰值计算二次谐波阻抗；根据所述参考阻抗与所述基频阻抗的比值确定所述基频阻抗的权重系数，根据所述参考阻抗与所述二次谐波阻抗的比值确定所述二次谐波阻抗的权重系数，并根据所述基频阻抗的权重系数和所述二次谐波阻抗的权重系数对所述基频阻抗和二次谐波阻抗加权求平均值，得到组织的实时阻抗。
13.根据权利要求12所述的电外科发生器，其特征在于，
所述控制模块还被配置为：基于采样信号中的电压过零时间点和电流过零时间点，计算输出能量的参考相位；基于采样信号，利用离散傅里叶变换算法计算输出能量的基频的电压相位和电流相位，以及，二次谐波的电压相位和电流相位；根据基频的电压相位和电流相位，计算基频相位，以及，根据二次谐波的电压相位和电流相位计算二次谐波相位；根据所述参考相位与所述基频相位的比值确定所述基频相位的权重系数，根据所述参考相位与所述二次谐波相位的比值确定所述二次谐波相位的权重系数，并根据所述基频相位的权重系数和所述二次谐波相位的权重系数对所述基频相位和所述二次谐波相位加权求平均值，得到组织的实时相位。
14.一种电外科系统，其特征在于，包括：
权利要求1-13任一项所述的电外科发生器；
用于与所述电外科发生器连接的刀具，所述刀具包括用于夹持组织的两个电极；
所述电外科发生器用于通过所述刀具的两个电极向组织输出能量。
15.一种控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-13任一项所述的电外科发生器或者权利要求14所述的电外科系统；所述方法包括：
在确定刀具的两个电极有效夹持组织之后，依次执行多个子过程；
其中，在每个子过程中：
根据组织的至少一个阻抗参数和至少一个时间参数，确定当前子过程的至少一个控制参数和至少一个结束参数；
根据当前子过程的至少一个控制参数向组织输出能量，以及，根据当前子过程的至少一个结束参数确定是否结束当前子过程。
CN202210481725.1A 2022-05-05 2022-05-05 一种电外科发生器、电外科系统及其控制方法 Active CN114831725B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210481725.1A CN114831725B (zh) 2022-05-05 2022-05-05 一种电外科发生器、电外科系统及其控制方法
PCT/CN2022/128236 WO2023213061A1 (zh) 2022-05-05 2022-10-28 一种电外科发生器、电外科系统及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210481725.1A CN114831725B (zh) 2022-05-05 2022-05-05 一种电外科发生器、电外科系统及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114831725A true CN114831725A (zh) 2022-08-02
CN114831725B CN114831725B (zh) 2024-01-26

Family

ID=82568040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210481725.1A Active CN114831725B (zh) 2022-05-05 2022-05-05 一种电外科发生器、电外科系统及其控制方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN114831725B (zh)
WO (1) WO2023213061A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023213061A1 (zh) * 2022-05-05 2023-11-09 以诺康医疗科技（苏州）有限公司 一种电外科发生器、电外科系统及其控制方法

Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5558671A (en) * 1993-07-22 1996-09-24 Yates; David C. Impedance feedback monitor for electrosurgical instrument
JP2002065690A (ja) * 2000-08-23 2002-03-05 Olympus Optical Co Ltd 電気手術装置
US6398779B1 (en) * 1998-10-23 2002-06-04 Sherwood Services Ag Vessel sealing system
US20030216729A1 (en) * 2002-05-20 2003-11-20 Marchitto Kevin S. Device and method for wound healing and uses therefor
US20100179534A1 (en) * 2009-01-12 2010-07-15 Tyco Healthcare Group Lp Energy Delivery Algorithm Impedance Trend Adaptation
US20120283731A1 (en) * 2006-01-24 2012-11-08 Tyco Healthcare Group Lp System and Method for Tissue Sealing
CN103222892A (zh) * 2012-01-27 2013-07-31 科维蒂恩有限合伙公司 用于相位预测的阻抗损耗模型校准和补偿的系统和方法
CN104042326A (zh) * 2013-03-15 2014-09-17 柯惠有限合伙公司 用于电外科中的窄带实阻抗控制的系统和方法
US20140309632A1 (en) * 2013-03-15 2014-10-16 Retrovascular, Inc. Methods for tissue ablation measurement and control and devices thereof
US20170000554A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Ethicon Endo-Surgery, Llc Surgical system with user adaptable techniques employing simultaneous energy modalities based on tissue parameters
CN107148248A (zh) * 2014-10-31 2017-09-08 蛇牌股份公司 用于控制治疗过程的方法和装置
CN107635503A (zh) * 2015-05-12 2018-01-26 纳维斯国际有限公司 通过介电性质分析进行损伤估计
CN108463181A (zh) * 2016-01-15 2018-08-28 奥林巴斯株式会社 能量控制装置和处置系统
CN109793568A (zh) * 2019-01-30 2019-05-24 苏州信迈医疗器械有限公司 一种多极消融装置
CN110432977A (zh) * 2019-08-07 2019-11-12 杭州睿笛生物科技有限公司 一种电脉冲消融设备以及适用其仿真方法
CN110495945A (zh) * 2018-05-17 2019-11-26 王晓亮 电外科自适应能量控制系统及其控制方法
US20190380768A1 (en) * 2018-06-13 2019-12-19 Gyrus Medical Limited Bipolar electrosurgical instruments
CN110662500A (zh) * 2017-05-22 2020-01-07 爱惜康有限责任公司 带有可调节的能量模式的组合超声和电外科器械以及用于密封组织和防止组织切除的方法
US20200265309A1 (en) * 2019-02-14 2020-08-20 Covidien Lp Systems and methods for estimating tissue parameters using surgical devices
CN113274096A (zh) * 2020-11-03 2021-08-20 以诺康医疗科技（苏州）有限公司 一种用于结束组织剪切的超声刀自适应控制方法及系统
CN113811255A (zh) * 2019-05-09 2021-12-17 捷锐士阿希迈公司(以奥林巴斯美国外科技术名义) 电外科系统和方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11559308B2 (en) * 2017-12-28 2023-01-24 Cilag Gmbh International Method for smart energy device infrastructure
CN109259849B (zh) * 2018-08-28 2021-01-05 重庆金山科技（集团）有限公司 电外科能量发生器的控制系统
CN115024814B (zh) * 2022-05-05 2023-07-11 以诺康医疗科技（苏州）有限公司 实时计算高频电刀输出系统控制参数的方法、发生器及电刀
CN114831725B (zh) * 2022-05-05 2024-01-26 以诺康医疗科技（苏州）有限公司 一种电外科发生器、电外科系统及其控制方法

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5558671A (en) * 1993-07-22 1996-09-24 Yates; David C. Impedance feedback monitor for electrosurgical instrument
US6398779B1 (en) * 1998-10-23 2002-06-04 Sherwood Services Ag Vessel sealing system
JP2002065690A (ja) * 2000-08-23 2002-03-05 Olympus Optical Co Ltd 電気手術装置
US20030216729A1 (en) * 2002-05-20 2003-11-20 Marchitto Kevin S. Device and method for wound healing and uses therefor
US20120283731A1 (en) * 2006-01-24 2012-11-08 Tyco Healthcare Group Lp System and Method for Tissue Sealing
US20100179534A1 (en) * 2009-01-12 2010-07-15 Tyco Healthcare Group Lp Energy Delivery Algorithm Impedance Trend Adaptation
CN103222892A (zh) * 2012-01-27 2013-07-31 科维蒂恩有限合伙公司 用于相位预测的阻抗损耗模型校准和补偿的系统和方法
CN104042326A (zh) * 2013-03-15 2014-09-17 柯惠有限合伙公司 用于电外科中的窄带实阻抗控制的系统和方法
US20140309632A1 (en) * 2013-03-15 2014-10-16 Retrovascular, Inc. Methods for tissue ablation measurement and control and devices thereof
CN107148248A (zh) * 2014-10-31 2017-09-08 蛇牌股份公司 用于控制治疗过程的方法和装置
CN107635503A (zh) * 2015-05-12 2018-01-26 纳维斯国际有限公司 通过介电性质分析进行损伤估计
US20170000554A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 Ethicon Endo-Surgery, Llc Surgical system with user adaptable techniques employing simultaneous energy modalities based on tissue parameters
CN108463181A (zh) * 2016-01-15 2018-08-28 奥林巴斯株式会社 能量控制装置和处置系统
CN110662500A (zh) * 2017-05-22 2020-01-07 爱惜康有限责任公司 带有可调节的能量模式的组合超声和电外科器械以及用于密封组织和防止组织切除的方法
CN110495945A (zh) * 2018-05-17 2019-11-26 王晓亮 电外科自适应能量控制系统及其控制方法
US20190380768A1 (en) * 2018-06-13 2019-12-19 Gyrus Medical Limited Bipolar electrosurgical instruments
CN109793568A (zh) * 2019-01-30 2019-05-24 苏州信迈医疗器械有限公司 一种多极消融装置
US20200265309A1 (en) * 2019-02-14 2020-08-20 Covidien Lp Systems and methods for estimating tissue parameters using surgical devices
CN113811255A (zh) * 2019-05-09 2021-12-17 捷锐士阿希迈公司(以奥林巴斯美国外科技术名义) 电外科系统和方法
CN110432977A (zh) * 2019-08-07 2019-11-12 杭州睿笛生物科技有限公司 一种电脉冲消融设备以及适用其仿真方法
CN113274096A (zh) * 2020-11-03 2021-08-20 以诺康医疗科技（苏州）有限公司 一种用于结束组织剪切的超声刀自适应控制方法及系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023213061A1 (zh) * 2022-05-05 2023-11-09 以诺康医疗科技（苏州）有限公司 一种电外科发生器、电外科系统及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114831725B (zh) 2024-01-26
WO2023213061A1 (zh) 2023-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5685008B2 (ja) 虚数インピーダンス処理モニタリングおよびインテリジェント遮断
US10543038B2 (en) System and method for process monitoring and intelligent shut-off
JP6489771B2 (ja) 電気外科用発電機を動作させるシステムおよび方法
JP5706603B2 (ja) 予測的的ｒｆ供給源制御を伴う電気外科装置
JP6018008B2 (ja) アークエネルギー脈管凝固制御を用いる電気外科手術の単極装置
US20090048595A1 (en) Electric processing system
AU2011202594B2 (en) Apparatus and method for optimal tissue separation
JP2014176741A (ja) 電気外科用発電器における波高率の向上
WO2023213046A1 (zh) 一种高频电刀组织闭合方法、系统、发生器及高频电刀
JP4262489B2 (ja) 電気メス装置
CN114831725B (zh) 一种电外科发生器、电外科系统及其控制方法
JP2021137627A (ja) アーク放電を制御するためのシステム及び方法
US11272975B2 (en) Systems and methods for controlled electrosurgical dissection
JP6655686B2 (ja) バイポーラ鉗子のアーク発生を最小化するためのシステム及び方法
JP2019058664A (ja) 制御された電気外科的凝固のためのシステム及び方法
JP2001252284A (ja) 電気手術装置
CN112869867A (zh) 一种高频电刀控制系统、方法、装置、fpga
JP2001198138A (ja) 電気外科手術装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant