CN114901179A - 用于外科手术过程的电外科手术排烟 - Google Patents

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Abstract

所公开主题的各种示例包括控制排烟系统的流速的系统和方法。在一个示例中，排烟系统包括电外科手术单元(ESU)以向外科手术部位内的电外科手术工具提供电力。监控设备测量来自电外科手术工具的一个或多个电参数，并且控制器基于电参数估计外科手术部位内产生的烟雾量。控制器设置抽吸设备的流速以去除外科手术部位内的气体。产生的被去除的气体的流速基于估计的产生的烟雾量。控制器还控制由吹入设备产生的吹入气体的流速，其中吹入气体的流速基本上等于由抽吸设备产生的气体的流速。公开了其他系统和方法。

Description

用于外科手术过程的电外科手术排烟
优先权要求
本申请要求美国专利申请序列号62/953,079的优先权，该申请于2019年12月23日提交，名称为“ELECTROSURGICAL SMOKE EVACUATION FOR SURGICAL PROCEDURES”，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
所公开的主题一般涉及微创手术领域。更具体地，所公开的主题涉及估计手术部位内的电外科手术诱发的烟雾和蒸汽(或类似物)的预期量以及从手术部位排出烟雾。
背景技术
可以使用遥控手术系统(例如，遥控机器人系统)以微创方式执行外科手术。与传统的开放切口手术相比，微创手术的好处是众所周知的，并且包括更少的患者创伤、更少的失血和更快的恢复时间。此外，已知使用机器人手术系统(例如，提供远程呈现的遥控机器人系统)，例如da
Figure BDA0003702480280000011
手术系统(由美国加利福尼亚州桑尼维尔的直观外科手术操作公司(Intuitive Surgical,Inc.)商业化)。与替代的微创手术方法相比，这种机器人手术系统允许外科医生以直观的控制和更高的精度进行操作。
在微创手术系统的一个方面，手术由控制机器人的外科医生执行。该机器人包括耦合到机械臂的一个或多个器械。这些器械通过患者皮肤上的小切口进入手术部位。将插管插入每个切口中，并且可以将器械的轴插入通过插管以进入手术部位。
手术排烟器被配置为从手术部位排出烟(包括产生的微粒物质和水蒸气或蒸汽)以及流体(例如，气体)。例如，在涉及能量产生设备的外科手术过程中，可能会在外科手术部位处或之内产生烟雾。电外科在微创手术中产生的烟雾和蒸汽使外科医生无法清楚地看到手术区域。主动吹入器设备加压和膨胀工作体积，并允许通过抽吸设备交换手术部位处或附近的气体，以去除烟雾和蒸汽。另一种最小化可视化损失的常见方法是外科医生要求患者侧的助手用抽吸冲洗器吸出烟雾。
如在一些现有技术系统中所使用的，连续的高流量抽吸冲洗是不可取的，因为抽吸会降低吹入压力和/或增加所需的吹入气体交换量，潜在地导致过度的气体循环(例如，通过连续抽吸)，这可能会使周围组织过度干燥。过度干燥的组织会导致组织损伤和患者疼痛。在使用气流(例如，CO2)作为吹入机构的其他现有技术系统中，根据需要手动调节气体流速以保持足够的工作体积和/或良好的可视化。
在具有独立电外科单元(ESU)和主动吹入器的典型情况下，吹入器不知道到组织的实际功率输送。即，吹入器作为开环系统运行，并且不管体腔内实际产生的烟雾或蒸汽量如何，都继续提供恒定流速的气体。
其他现有技术设备试图通过感测何时激活电外科手术过程(当手术部位处的电外科手术开始时)来改进手动控制的吹入设备并使用激活信息来打开单独排烟设备的排烟功能。然而，虽然将排烟与电外科手术过程的激活同步是一种改进，但现有技术系统未能考虑完善吹入设备内的控制算法以仅在最有可能产生烟雾和蒸汽的电外科手术过程的时段期间增加气体流速。
提供本节中描述的信息是为了向本领域普通技术人员提供以下公开主题的背景，不应将其视为承认的现有技术。
发明内容
在各种实施例中，所公开的主题包括一种外科手术吹入和排烟系统，其包括电外科手术单元(ESU)，ESU具有发电单元以向电外科手术工具提供电力；电力监控设备，其耦合到ESU以测量来自电外科手术工具的至少一个参数；控制器，其耦合到ESU，以基于与外科手术过程相关的一个或多个参数来估计产生的烟雾量；吹入设备，其耦合到控制器并由控制器控制以在外科手术过程中输送吹入气体，吹入设备的流速基于所估计的产生的烟雾量；以及抽吸设备，其耦合到控制器以去除接近外科手术过程的体积内的一种或多种气体。
在各种实施例中，所公开的主题包括一种外科手术吹入和排烟系统，其包括控制器，控制器耦合到电外科手术单元(ESU)以基于与外科手术过程相关的一个或多个参数来估计产生的烟雾量，一个或多个参数包括至少一个参数，至少一个参数包括在外科手术过程中能量施加的目标部位(例如，人体组织(以及其他类型的哺乳动物和其他组织类型))的电阻抗，基本上在正执行外科手术过程的时间段期间输送到电外科手术工具的电力以及基本上在正执行外科手术过程的时间段期间输送到电外科手术工具的电流；吹入设备，其耦合到控制器以在外科手术过程中输送吹入气体，吹入设备的流速基于一个或多个参数；以及抽吸设备，其耦合到控制器以在外科手术过程中控制抽吸管内的一种或多种气体的流速。
在各种实施例中，所公开的主题包括一种在外科手术过程中从手术部位执行吹入和排烟的方法。该方法包括确定在靠近手术部位的体积内存在的估计的烟雾量；以及基于估计的烟雾量设置吹入器设备流速。
附图说明
图1示出了根据所公开主题的电外科手术排烟系统的示例性实施例；
图2示出了根据所公开主题的具有中央控制单元的电外科手术排烟系统的另一个示例性实施例；
图3示出了用于估计烟雾和蒸汽的生成量以及用于去除所产生的烟雾和蒸汽的至少一部分的产生的吹入器流速的简化流程图的示例；
图4示出了根据所公开主题的具有主动排烟器的电外科手术排烟系统的示例性实施例；和
图5示出了根据所公开主题的具有主动排烟器和中央控制单元的电外科手术排烟系统的另一个示例性实施例。
具体实施方式
电外科手术涉及使用电在生物组织内产生热量以引起热组织效应，从而导致密封或切口以及通过例如干燥、凝结或汽化中的一种或多种去除组织。电外科手术通常涉及使用射频(RF)交流电(AC)，当电流通过组织时射频交流电通过电阻加热产生热量。吹入器器械在靠近正执行电外科手术的位置的体腔内提供扩大的体积。
通常，吹入器器械将气体流引入体腔中。在本文所公开的各种示例性实施例中，吹入器器械在其中正在执行电外科手术的体腔内提供例如二氧化碳(CO2)或其他气体。CO2气体用于加压和膨胀工作体积，并允许交换靠近手术部位的气体以去除烟雾和蒸汽，这两者都可能由电外科手术过程产生。本领域普通技术人员将认识到，尽管本文公开的各种实施例涉及二氧化碳或CO2气体，但所公开的主题不限于仅提供CO2气体并且可以替代其他气体。所公开的主题的一个目标是减少或最小化二氧化碳的总流量，同时去除能遮挡视野的烟雾和蒸汽。本领域技术人员将进一步认识到，本文所用的术语“烟雾”和“蒸汽”还可以指代由电外科手术过程形成的任何类型的视觉障碍气体或微粒，或其他污染物或副产物。
在典型的电外科手术过程中，外科医生遇到多种组织类型和成分，其中的每一种都具有不同程度的水合水平和电阻抗值。通常，血管化良好的组织具有较低的电阻抗。如果组织中几乎没有或没有水合作用(水分)，组织的阻抗就会高得多。将足够的射频(RF)能量施加到血管化良好的组织的效果是，例如，在切割和/或凝血应用期间(例如，在组织汽化之前，其中流体含量可以转化为气体)，水含量被蒸发。这种情况会导致产生烟雾和蒸汽。由于发生器设置和/或组织阻抗会影响电外科手术电流和输送到组织的功率，因此可以使用这些电参数中的至少一些(例如阻抗、功率和电流)来确定何时手术体积内的可视化可能会被遮挡或减少。
在独立电外科手术单元(ESU)和主动吹入器的典型情况下，吹入器不被给予对组织的实际功率输送的反馈，并且因此如上所述作为开环系统操作。所公开的主题适用于集成系统，例如da
Figure BDA0003702480280000041
手术机器人或其他微创手术系统，其配置包括ESU和吹入器之间或每个单元与控制系统之间的通信，该控制系统可以基于有关每个单元的当前状态、参数和设置的信息发送命令。
具体地，所公开的主题使用包括例如由电外科手术发生器传送到组织的电阻抗、电功率和电流的参数来估计正在产生的烟雾和蒸汽的量并相应地调整吹入器的流速。使用来自ESU的上述参数中的至少一个参数(例如阻抗、功率和电流)控制吹入器的激活和吹入器产生的气体流速的大小，同时仍然能够在流入物(例如，由吹入器提供的气体)和流出物(排烟或抽吸)成分之间实现平衡。因此，吹入系统可以从手术部位去除烟雾、流体(例如，气体和蒸汽)和微粒，而不会由于气体流速过高而使组织过度干燥。然后根据需要增加或减少吹入器的流速以消除在手术体积处或附近产生的烟雾和蒸汽。烟雾估计、流速和设置调整的计算可以在ESU、吹入器或系统的某些其他部件中执行。产生的烟雾和蒸汽量的计算和估计可以可选地存储在查找表中、通过算法产生和/或存储在例如表格或关系数据库中。因此，系统的各种实施例提供了去除可能遮蔽视野的烟雾和蒸汽所需的减少的或最小的流量。
如下文详细描述的，电外科手术排烟系统(本文也称为外科手术排烟系统)的各种实施例还可以可选地包括可调节的流量设置，该设置允许外科医生调节与吹入器产生的流速相关的系统的灵敏度。对于特别容易受到过度流量影响的外科手术情况，外科医生会将流量控制设置为低设置，以防止控制系统大幅增加流量。对于对较高气体流速不太敏感的良好可视化需求较大的情况，可以使用较高的流量设置。在第二种情况下，结果将是良好的可视化，比第一种情况具有更高的流量，但不会因可视化需求而产生过多的流量。如前所述，高流速可能会过快或过度干燥组织。
因此，所公开的主题使用由电外科手术发生器传送到组织的阻抗、功率和/或电流的参数来估计正在产生的烟雾和蒸汽的量并且调节吹入器的流速。因此，该系统可以提供最小流速来去除产生的可遮挡视野的烟雾和蒸汽。如本文所用，术语流速可以被认为是如本领域技术人员所理解的体积流速或质量流速。
现在参考图1，示出了根据所公开主题的电外科手术排烟系统100的示例性实施例。图1被示为包括电外科手术单元(ESU)110和主动吹入器单元120。ESU 110包括ESU控制器111、ESU通信设备113、发电设备115和电力监控设备117。主动吹入器单元120包括吹入器通信设备121、吹入器控制器123、过滤器125、抽吸设备127和吹入设备129。
图1还显示为包括微创手术部位130(例如，哺乳动物身体的腹部)的示例。电外科手术机头线101耦合到电外科手术工具131。电外科手术工具131通过本领域已知的插管133进入微创手术部位130。电力通过电外科手术机头线101从发电设备115输送到电外科手术工具131。由发电设备115从发电设备115输出的电力变量(例如，信号的频率、信号的幅度和供应给信号的电流量)由电力监控设备117监控。此外，电力监控设备117可以通过从电外科手术工具131接收的信号来测量接近经历外科手术过程的体积的组织的阻抗。在一些实施例中，电力监控设备117可以包括例如指示单个功率值(提供给信号的电流的幅度和量)的模拟或数字显示器，一个或多个功率变量，或与从发电设备115输出的功率有关并且为了外科医生的方便而显示的其他信息。在其他实施例中，可以可选地仅显示上述参数中的一个，例如，输送的功率量。
ESU控制器111可以由外科医生自动或手动操作。在各种实施例中，在自动操作或手动操作中，ESU控制器111向发电设备115提供例如上述功率变量的期望(或计算)的输入水平。电力监控设备117可以可选地显示所讨论的功率输出变量，并且还可以可选地显示从ESU控制器111接收的发电设备115的输入功率变量的数量。来自ESU控制器111的所有功率输出变量都从ESU通信设备113传送到吹入器通信设备121。吹入器控制器123可以控制来自抽吸设备127的抽吸和通过吹入设备129输送到微创手术部位130的CO2的流速的参数。在污染物被释放到环境之前，过滤器125去除由抽吸设备127从130去除的大部分或所有微粒、流出物和其他流体或固体材料(例如，流体污染物和固体污染物)。在各种实施例中，过滤器125或过滤器125的输出也可以可选地被引导通过例如储水器部件以去除或减少产生的致癌物质的量。
继续参考图1，抽吸管103和吹入管105通过第二插管135进入微创手术部位130。气体由CO2供应器107供应用于吹入设备129。吹入设备129可包括泵(例如蠕动泵)或本领域已知的类似设备。吹入设备129被控制以供应由例如体积流量计或质量流量计(未示出但本领域已知)测量的气体流量。吹入设备129的流速控制可以通过例如从吹入器控制器123作为输入提供到吹入设备129的电控制或气动控制来实现。吹入器控制器123还向抽吸设备127提供输入信号，使得抽吸设备127和吹入设备129平衡。即，通过抽吸设备127从微创手术部位130抽取的气体和其他流体或微粒物质的流速的压力大约等于或略小于(例如，大约等于或大约小于10％)由吹入设备129供应到微创手术部位130中的气体流速产生的压力。因此，抽吸设备127不会排出太多气体以致于使被吹入设备129吹入的微创外科手术部位130塌陷(并且进一步，例如，考虑到吹入压力的波动)。在实施例中，基本上避免了吹入压力的波动。因此，维持基本相等的压力，使得在吹入设备和抽吸设备之间存在压力稳定性。在这些实施例中，由吹入器供应的气体流速被监控(至少达到吹入设备可能产生的最大气体流速)以补偿由于抽吸设备而损失的气体速率。
此外，抽吸设备127布置成排出足够水平的气体、流体(例如，蒸气或蒸汽)和微粒物质，以提供接近手术部位的足够可见的体积。在各种实施例中，足以提供可视体积的流速基于如上所述的预定参数。预定参数可以包括，例如，对于提供给电外科手术工具131的频率、幅度和电流的输入值产生的蒸汽和微粒物质的估计量。参考下面的图3更详细地描述了这个排出过程。
在一些实施例中，ESU控制器111可以包含上面讨论的所有查找表、算法和/或数据库，它们用于提供信息以操作电外科手术排烟系统100。在其他实施例中，查找表和/或数据库可以包含在其他控制器111、123中的一者或两者中。这样的查找表和/或数据库可以存储在本领域已知的各种类型的硬件、固件和/或软件设备或媒体上，并在下面更详细的描述。
在各种实施例中，电外科手术排烟系统100可以包括灵敏度控制，灵敏度控制允许外科医生调节与吹入器产生的流速相关的系统灵敏度。灵敏度控制可位于例如ESU控制器111上、吹入器控制器123上或如果使用的机器人系统(也未显示)的中央控制系统(例如，外科医生控制台，未示出但本领域技术人员容易理解)上。在一些实施例中，为了外科医生的方便，灵敏度控制可以可选地在两个控制器111、123上复制。例如，对于特别容易受到过量流量影响的手术病例，外科医生可以将灵敏度控制设置为低设置，以防止电外科手术排烟系统100使一种或两种流速(例如，从抽吸设备127和吹入设备129中的一者或两者)过大地增加。对于更需要良好可视化且对更高流量不太敏感的情况，外科医生可以使用更高灵敏度控制设置。在后一种情况下，结果是具有比第一种情况更高的流速的良好可视化，但不会因可视化需要过多的流速。
与传递到手术部位中的组织的阻抗、功率和/或电流中的至少一个相关的参数由电力监控设备117基于传递到电外科手术工具131或从电外科手术工具131获得的电反馈来测量。参数被传递到其他控制器111、123之一或两者。其他控制器111、123之一或两者使用该参数来估计基于保存到存储区域或根据如上所述的算法计算的信息产生的烟雾和蒸汽的量。最佳或期望的流速基于该估计，与上述的外科医生灵敏度设置相结合。其他控制器111、123中的一个或两个向主动吹入器单元120或主动吹入器单元120内发送命令信号以将抽吸设备127和吹入设备129的流速设置为该最佳或期望的流速值。
参考图2，示出了根据所公开主题的具有中央控制单元230的电外科手术排烟系统200的另一个示例性实施例。图2被示为包括电外科手术单元(ESU)210和主动吹入器单元220。ESU 210包括ESU控制器211、ESU通信设备213、发电设备215和电力监控设备217。主动吹入器单元220包括吹入器通信设备221、吹入器控制器223、过滤器225、抽吸设备227和吹入设备229。气体由用于吹入设备229的CO2供应器207供应。这些部件中的每一个与以上参考图1所示和描述的部件相同或相似。
图2还被示为包括中央控制单元230。中央控制单元230包括中央通信设备231和中央控制器233。如图2所示，中央通信设备231介入在ESU 210和主动吹入器单元220之间共享的所有通信之间。此外，电外科手术排烟系统200的所有控制可以集中在中央控制器233内。在这个实施例中，中央控制器233可以向ESU控制器211和吹入器控制器223提供命令。命令通过中央通信设备231传送，并分别与ESU通信设备213和吹入器通信设备221交换信息或将信息引导到ESU通信设备213和吹入器通信设备221。尽管电外科手术排烟系统200内的所有通信在图2中显示为通过硬连线信号路径，但并不意在进行这样的限制。例如，该通信可以通过无线信号，例如使用诸如
Figure BDA0003702480280000081
的协议或本领域已知的其他无线通信协议的RF无线电信号。此外，可以通过具有硬连线信号路径备份的无线信号进行通信，以保持高安全级别。
在一些实施例中，中央控制单元230还可以包含上面讨论的所有查找表、算法和/或数据库，这些查找表、算法和/或数据库用于向中央控制器233提供信息以操作电外科手术排烟系统200。在其他实施例中，查找表、算法和/或数据库可以包含在控制器211、223、233中的一个或所有中。这样的查找表和/或数据库可以存储在各种类型的硬件、固件和/或软件设备或本领域已知并在下面更详细描述的媒体中。
如上面参考图1所述，电外科手术排烟系统200可以可选地包括可由外科医生调节的灵敏度控制(未明确示出)。灵敏度控制可以位于ESU 210或主动吹入器单元220上。灵敏度控制也可以位于中央控制单元230上，而不是位于ESU 210和/或主动吹入器单元220上，或者还将灵敏度控制定位在ESU 210和/或主动吹入器单元220上。
以与上面参考图1公开的过程类似的方式，与传递到手术部位中的组织的阻抗、功率和/或电流中的至少一个相关的一个或多个参数由电力监控设备217基于传送到电外科手术工具131或从电外科手术工具131获得的电反馈测量。一个或多个参数被传递到中央控制单元230。中央控制单元230使用一个或多个参数来估计基于保存到存储区域或根据如上所述的算法计算的信息产生的烟雾和蒸汽的量。中央控制单元230然后基于该估计来计算最佳或期望流速并与上述外科医生灵敏度设置结合。中央控制单元230通过通信设备231、221向主动吹入器单元220发送命令信号，以将抽吸设备227和吹入设备229的流速设置为该最佳或期望流速值。
图3示出了简化流程图300的示例，其用于估计烟雾和蒸汽产生的量以及产生的吹入器流速以去除所产生的烟雾和蒸汽的至少一部分。在操作301处，确定ESU(例如，图1的ESU 110)输出是否活跃(例如，电外科手术单元是否被激活和使用中)。如果ESU输出不活跃，则流程图300继续到操作309，其中可以将吹入器流速(例如，吹入设备129)设置为零或仅仅是默认吹入器设置的函数(例如，大约15mm Hg在约为20SLPM流速下的吹入压力)。在一些实施例中，还包括潜伏期，由此吹入器流速不会立即降低到零。例如，如果在停止提供射频能量后不能立即排出来自高能量应用的羽流堆积(例如，残留的烟雾积累)，则可以使用更长的预定时间段运行排烟过程来减轻羽流堆积。
在操作301处，如果ESU输出是活跃的，则流程图300进行到操作303，其中基于包括阻抗、功率和电流的至少一个电参数的函数来进行烟雾和/或蒸汽估计。在操作305处，根据烟雾和蒸汽估计的函数、外科医生输入的灵敏度控制设置和吹入器设置(例如，吹入器产生优化或所需流速所需的电信号水平)来设置吹入器流速。在操作305完成之后，流程图300再次在307处循环回到操作301以验证ESU是否仍然是活跃的。在一些实施例中，用于确定流程图300何时应在307处循环回到操作301的时间段可以基于上述参数中的任何一个可预期改变的速度来确定。在其他实施例中，时间段可以基于给定的过程来确认。在阅读和理解所公开的主题之后，本领域普通技术人员将认识到可以如何确定这个确认的或可变的时间段(例如，持续时间)。
简化流程图300的每个操作可以由一个或多个控制器(例如，图2的中央控制器233或图2的其他控制器211、223之一)执行。
在各种实施例中，所公开的主题还可以应用于与吹入器分离的排烟器的情况。在该实施例中，排烟器将基于上述算法在ESU、排烟器或中央控制系统中调节抽吸的流速。
例如，图4示出了根据所公开的主题的具有单独的排烟器单元430的电外科手术排烟系统400的另一个示例性实施例。图4还显示为包括电外科手术单元(ESU)410和主动吹入器单元440。ESU 410包括ESU控制器411、ESU通信设备413、发电设备415和电力监控设备417。单独的排烟器单元430包括排烟器通信设备431、排烟器控制器433、排烟器过滤器435和排烟器抽吸设备437。主动吹入器单元440包括吹入器通信设备441、吹入器控制器443和吹入设备445。气体由CO2供应器407供应给吹入设备445。除了单独的排烟器单元430是单独的设备之外，这些部件中的每一个都与上面参考图1所示和描述的部件相同或类似。此外，每个部件的操作与图1的类似设备相似或相同。
例如，在一些实施例中，控制器411、433、443中的任何一个或所有可以包含上面讨论的用于向排烟器抽吸设备437和吹入设备445提供信息以操作电外科手术排烟系统400的所有查找表、算法和/或数据库。此外，为了进一步增强电外科手术排烟系统400的安全性，所有控制参数可以可选地复制到控制器411、433、443中每个上。如果一个控制器发生故障，其余控制器中的一个或两个可以控制电外科手术排烟系统400的操作。例如，如果吹入器控制器443发生故障，则ESU控制器411或排烟器控制器433可以通过通信设备413、431、441中的各种设备接管主动吹入器单元440的所有操作。此外，如果控制器中的两个发生故障，则唯一剩余的控制器可以接管控制电外科手术排烟系统400的所有方面。因此，与图2的电外科手术排烟系统200非常相似，图4的电外科手术排烟系统400可以被认为具有三重冗余控制系统。
此外，上述灵敏度控件(未明确示出)也可以位于排烟器单元430中，而不是位于ESU 410和/或主动吹入器单元440上，或者还将灵敏度控件定位在ESU 410和/或主动吹入器单元440上。
以与以上参照图1公开的程序类似的方式，与传递到手术部位中的组织的阻抗、功率和/或电流中的至少一个相关的参数由ESU 410基于从电外科手术工具131获得的电反馈测量。如上所述，该参数被传递到控制器中的至少一个。例如，吹入器控制器443使用参数来估计基于保存到存储区域或如上所述计算的信息产生的烟雾和蒸汽的量。吹入器控制器443然后基于该估计并结合上述外科医生灵敏度设置来计算最佳或所需流速。吹入器控制器443然后发送信号以将排烟器抽吸设备437和吹入设备445的流速设置为该最佳或所需的流速值。
图5示出了根据所公开主题的具有主动排烟器单元530和中央控制单元550的电外科手术排烟系统500的另一个示例性实施例。图5还显示为包括电外科手术单元(ESU)510和主动吹入器单元540。ESU 510包括ESU控制器511、ESU通信设备513、发电设备515和电力监控设备517。单独的主动排烟器单元530包括排烟器通信设备531、排烟器控制器533、排烟器过滤器535和排烟器抽吸设备537。主动吹入器单元540包括吹入器通信设备541、吹气器控制器543和吹入设备545。气体由用于吹入设备545的CO2供应器507供应。
图5还被示为包括中央控制单元550。中央控制单元550包括中央通信设备551和中央控制器553。如图5所示，中央通信设备551介入在ESU 510、主动排烟器单元530和主动吹入器单元540中的一个或所有之间共享的所有通信之间。此外，电外科手术排烟系统500的所有控制可以集中在中央控制器553内。在这个实施例中，中央控制器553可以向ESU控制器511、排烟器控制器533和吹入器控制器543提供命令。命令通过中央通信设备551传送并且分别与ESU通信设备513、排烟器通信设备531和吹入器通信设备541交换信息或将信息引导到ESU通信设备513、排烟器通信设备531和吹入器通信设备541。与图1、图2和图4一样，虽然电外科手术排烟系统500内的所有通信在图5中看起来都是通过硬连线信号路径，但并不意在进行这样的限制。例如，该通信可以通过无线信号，例如使用诸如
Figure BDA0003702480280000111
的协议或本领域已知的其他无线通信协议的RF无线电信号。此外，可以通过具有硬连线信号路径备份的无线信号进行通信，以保持高安全级别。
在一些实施例中，中央控制单元550还可以包含上面讨论的所有查找表、算法和/或数据库，这些查找表、算法和/或数据库用于向中央控制器553提供信息以操作电外科手术排烟系统500。在其他实施例中，查找表、算法和/或数据库可以包含在控制器511、533、543、553中的一个或所有中。这样的查找表和/或数据库可以可选地存储在各种类型的硬件、固件和/或本领域已知并在下文更详细描述的软件设备或媒体中。
以与以上参照图1公开的程序类似的方式，与传递到手术部位中的组织的阻抗、功率和/或电流中的至少一个相关的参数由ESU 510基于从电外科手术工具131获得的电反馈测量。该参数被传递到中央控制单元550。中央控制单元550使用该参数来估计基于保存在存储器中的信息而产生的烟雾和蒸汽的量，如上所述。中央控制单元550然后基于该估计并结合上述外科医生灵敏度设置来计算最佳或所需流速。中央控制单元550通过例如通信设备531、543将命令信号发送到抽吸设备537和吹入设备545，以达到该最佳或所需的流量值。
除了中央控制单元550是单独的设备之外，这些部件中的每一个与以上参照图4所示和描述的部件相同或相似。
所公开主题的实施例的示例
在第一实施例中，所公开的主题包括手术吹入和排烟系统，包括电外科手术单元(ESU)，该电外科手术单元具有发电单元以向电外科手术工具提供电力；耦合到ESU以测量来自电外科手术工具的至少一个参数的电力监控设备；控制器，其耦合到ESU，以基于与外科手术过程相关的一个或多个参数来估计产生的烟雾量；吹入设备，其耦合到控制器并由控制器控制以在外科手术过程中输送吹入气体，吹入设备的流速基于所估计的产生的烟雾量；以及抽吸设备，其耦合到控制器以去除接近外科手术过程的体积内的一种或多种气体。
在第二实施例中，所公开的主题还包括第一实施例的外科手术吹入和排烟系统，其中至少一个参数选自以下参数：在外科手术过程中能量施加的目标部位(例如，人或其他组织)的电阻抗，基本上在正执行外科手术过程的时间段期间输送到电外科手术工具的电力以及基本上在正执行外科手术过程的时间段期间输送到电外科手术工具的电流。
在第三实施例中，所公开的主题还包括前述实施例中任一项的手术吹入和排烟系统，并且还包括可手动调节的灵敏度控件，所述灵敏度控件可由外科医生在手术过程中设置，以增加或减少吹入设备的流速。
在第四实施例中，所公开的主题还包括前述实施例中任一项所述的手术吹入和排烟系统，其中电力监控设备通过从电外科手术工具接收到的信号测量接近经历外科手术过程的体积的组织的阻抗。
在第五实施例中，所公开的主题还包括前述实施例中任一项所述的手术吹入和排烟系统，并且还包括耦合在抽吸设备下游的过滤器，以从抽吸设备接收的流出物中去除微粒。
在第六实施例中，所公开的主题包括一种手术吹入和排烟系统，该系统包括控制器，其耦合到电外科手术单元(ESU)以基于与外科手术过程相关的一个或多个参数来估计产生的烟雾量，一个或多个参数包括至少一个参数，至少一个参数包括在外科手术过程中能量施加的目标部位(例如，人或其他组织)的电阻抗，基本上在正执行外科手术过程的时间段期间输送到电外科手术工具的电力以及基本上在正执行外科手术过程的时间段期间输送到电外科手术工具的电流；吹入设备，其耦合到控制器以在外科手术过程中输送吹入气体，吹入设备的流速基于一个或多个参数；以及抽吸设备，其耦合到控制器以在外科手术过程中控制抽吸管内的一种或多种气体的流速。
在第七实施例中，所公开的主题还包括第六实施例的手术吹入和排烟系统，其中吹入设备的灵敏度可由外科医生基于手术体积内产生的烟雾对视野的遮蔽程度而手动调节。
在第八实施例中，所公开的主题还包括第六实施例或第七实施例中任一个的外科手术吹入和排烟系统，其中抽吸控制设备基于抽吸控制设备从ESU接收到的信号被自动调节。
在第九实施例中，所公开的主题还包括第六至第八实施例中任一个所述的外科手术吹入和排烟系统，并且进一步包括耦合到ESU以测量一个或多个参数的电力监控设备。
在第十实施例中，所公开的主题还包括第九实施例的手术吹入和排烟系统，其中电力监控设备通过从电外科手术工具接收的信号测量接近经历外科手术过程的体积的组织的阻抗。
在第十一实施例中，所公开的主题还包括第六至第十实施例中任一个所述的手术吹入和排烟系统，并且还包括耦合在抽吸设备下游的过滤器，以至少部分去除从抽吸设备接收的微粒和流出物。
在第十二实施例中，所公开的主题还包括第六至第十一实施例中任一个所述的外科吹气和排烟系统，并且还包括耦合在抽吸设备下游的储水器部件，以至少部分去除产生的致癌物质。
在第十三实施例中，所公开的主题还包括第六至第十二实施例中任一项所述的手术吹入和排烟系统，并且还包括在手术过程期间可由外科医生设置的可手动调节的灵敏度控制，以增加或减少吹入设备的流速。
在第十四实施例中，所公开的主题还包括第六至第十三实施例中任一项所述的手术吹入和排烟系统，其中烟雾包括蒸汽。
在第十五实施例中，所公开的主题包括一种在手术过程中从手术部位执行吹气和排烟的方法。该方法包括确定在靠近手术部位的体积内存在的估计烟雾量；以及基于估计的烟雾量设置吹入器设备流速。
在第十六实施例中，所公开的主题还包括第十六实施例的方法，其中所估计的烟雾量基于选自以下参数中的至少一个参数：在外科手术过程中能量施加的目标部位(例如，人或其他组织)的测量的电阻抗，基本上在正执行外科手术过程的时间段期间输送到电外科手术工具的电力以及基本上在正执行外科手术过程的时间段期间输送到电外科手术工具的电流。
在第十七实施例中，所公开的主题还包括第十五和第十六实施例中任一个所述的方法，并且还包括将耦合到手术部位内的抽吸管的抽吸设备的流速设置为例如约等于吹入器设备的流速或约比吹入器设备的流速小10％。
在第十八实施例中，所公开的主题还包括第十五至第十七实施例中任一项所述的方法，并且还包括过滤从抽吸设备的输出接收到的微粒和流出物。
在第十九实施例中，所公开的主题还包括第十八实施例所述的方法，并且还包括将从抽吸设备的输出接收的流出物传输通过储水器部件以至少部分地去除产生的致癌物质。
在第二十实施例中，所公开的主题还包括第十五至第十九实施例中任一项所述的方法，并且还包括基于手动可调节的灵敏度控件来调节吹入器设备的流速。
如上所述的这样的系统和方法可以在如下文更详细描述的各种类型的设备上运行。例如，这些设备包括计算机或微处理器、专用处理器，例如现场可编程门阵列(FPGA)或以软件、固件中编程或作为硬件实施方式的专用集成电路(ASIC)，具有上述公开主题的一个或多个方面。
在整个本说明书中，多个实例可以实现描述为单个实例的部件、操作或结构。尽管一种或多种方法的各个操作被图示和描述为单独的操作，但是可以同时执行一个或多个各个操作，并且没有什么要求以所示的顺序执行这些操作。在示例配置中呈现为单独部件的结构和功能可以实现为组合结构或部件。类似地，作为单个部件呈现的结构和功能可以实现为单独的部件。这些和其他变化、修改、添加和改进落入本文主题的范围内。
某些实施例在本文中被描述为包括逻辑或多个部件、设备或单元。这些部件、设备或单元中的任何一个都可以构成软件模块(例如，体现在机器可读介质上或传输信号中的代码)或硬件模块。“硬件模块”是能够执行某些操作(例如，泵)的有形单元，并且可以以某种物理方式配置或布置。在各种实施例中，一个或多个计算机系统(例如，独立计算机系统、客户端计算机系统或服务器计算机系统)或计算机系统的一个或多个硬件模块(例如，处理器或一组处理器)可以由软件(例如，应用程序或应用程序部分)配置为硬件模块，该硬件模块进行操作以执行如本文所述的某些操作。
在一些实施例中，硬件模块可以机械地、电子地、气动地或以其任何合适的组合来实现。例如，硬件模块可以包括永久配置为执行某些操作的专用电路或逻辑。例如，硬件模块可以是专用处理器，例如FPGA或ASIC。
硬件模块还可以包括由软件临时配置以执行某些操作的可编程逻辑或电路。例如，硬件模块可以包括包含在通用处理器或其他可编程处理器内的软件。应当理解，以机械方式、在专用和永久配置的电路中或在临时配置的电路(例如，由软件配置)中实现硬件模块的决定可能受成本和时间考虑的驱动。
因此，短语“硬件模块”应该被理解为包含有形实体，无论是物理构造的、永久配置的(例如，硬连线的)还是临时配置的(例如，编程的)以某种方式操作或执行某些本文描述的操作。如本文所用，“硬件实现的模块”指的是硬件模块。考虑到硬件模块被临时配置(例如，被编程)的实施例，每个硬件模块不需要在任何一个时间实例上被配置或实例化。例如，在硬件模块包括通过软件配置成为专用处理器的通用处理器的情况下，通用处理器可以在不同时间分别被配置为不同的专用处理器(例如，包括不同的硬件模块)。软件可以相应地配置处理器，例如，以在一个时间实例构成特定硬件模块并且在不同时间实例构成不同的硬件模块。
硬件模块可以向其他硬件模块提供信息以及从其他硬件模块接收信息。因此，所描述的硬件模块可以被认为是通信耦合的。在同时存在多个硬件模块的情况下，可以通过两个或更多个硬件模块之间的信号传输(例如，通过适当的电路和总线)来实现通信。在多个硬件模块在不同时间被配置或实例化的实施例中，这些硬件模块之间的通信可以例如通过在多个硬件模块可以访问的存储器结构中存储和检索信息来实现。例如，一个硬件模块可以执行一项操作并将该操作的输出存储在其通信耦合到的存储器设备中。然后，另一个硬件模块可以在稍后时间访问存储器设备以检索和处理存储的输出。硬件模块还可以启动与输入或输出设备的通信，并且可以对资源(例如，信息集合)进行操作。
本文描述的示例方法的各种操作可以至少部分地由一个或多个处理器执行，这些处理器被临时配置(例如，通过软件)或永久配置为执行相关操作。无论是临时配置的还是永久配置的，这样的处理器都可以构成处理器实现的模块，这些模块操作以执行本文描述的一个或多个操作或功能。如本文所用，“处理器实现的模块”是指使用一个或多个处理器实现的硬件模块。
类似地，本文描述的方法可以至少部分地由处理器实现，处理器是硬件的示例。例如，一种方法的至少一些操作可以由一个或多个处理器或处理器实现的模块来执行。
某些操作的性能可以分布在一个或多个处理器之间，不仅驻留在单个机器内，而且部署在多个机器上。在一些实施例中，一个或多个处理器或处理器实现的模块可以位于单个地理位置(例如，在家庭环境、办公室环境或服务器场内)。在其他实施例中，一个或多个处理器或处理器实现的模块可以分布在多个地理位置。
如本文所用，术语“或”可以被解释为包容性或排他性的意义。此外，本领域普通技术人员在阅读和理解所提供的公开内容后将理解其他实施例。此外，在阅读和理解本文提供的公开内容后，本领域普通技术人员将容易理解本文提供的技术和示例的各种组合都可以以各种组合应用。
尽管单独讨论了各种实施例，但这些单独的实施例并不旨在被视为独立的技术或设计。如上所述，各个部分中的每一个可以是相互关联的，并且每一个可以单独使用或与本文讨论的电外科排烟系统的其他实施例结合使用。例如，虽然已经描述了方法、操作和过程的各种实施例，但是这些方法、操作和过程可以单独使用或以各种组合使用。
因此，可以进行许多修改和变化，这对于本领域普通技术人员在阅读和理解本文提供的公开内容时将是显而易见的。除了在此列举的那些之外，在本公开范围内的功能等效的方法和设备对于本领域技术人员来说从前面的描述中将是显而易见的。一些实施例的部分和特征可以被包括在其他实施例的那些中，或被其他实施例的那些部分和特征替代。这样的修改和变化旨在落入所附权利要求的范围内。因此，本公开仅受所附权利要求的条款以及这些权利要求所享有的等同物的全部范围的限制。还应理解，本文使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并不旨在进行限制。
提供公开的摘要以允许读者快速确定技术公开的性质。提交摘要时理解它不会用于解释或限制权利要求。此外，在前述详细描述中，可以看出，为了简化公开的目的，可以在单个实施例中将各种特征组合在一起。该公开方法不应被解释为限制权利要求。因此，以下权利要求在此并入详细描述中，每个权利要求作为单独的实施例或一组实施例独立存在。

Claims (25)

1.一种外科手术排烟系统，包括：
电外科手术单元即ESU，所述ESU具有发电单元以向电外科手术工具提供电力；
监控设备，其耦合到所述ESU以测量输送到所述电外科手术工具的射频能量即RF能量的至少一个电参数；
控制器，其耦合到所述ESU，以基于与所述外科手术过程相关的所述参数中的一个或多个来估计产生的烟雾量；以及
抽吸设备，其耦合到所述控制器并由所述控制器控制，以去除接近所述外科手术过程的体积内的一种或多种气体，由所述抽吸设备产生的气体流速基于估计的产生的烟雾量。
2.根据权利要求1所述的外科手术排烟系统，还包括吹入设备，所述吹入设备耦合到所述控制器并由所述控制器控制以在所述外科手术过程中输送吹入气体，所述吹入设备产生的气体流速基本上等于所述抽吸设备产生的所述气体流速。
3.根据权利要求2所述的外科手术排烟系统，还包括手动可调节的灵敏度控件，所述灵敏度控件可由外科医生在所述外科手术过程中设置，以增大或减小所述吹入设备的所述流速。
4.根据权利要求1所述的外科手术排烟系统，其中所述至少一个电参数选自以下参数：在所述外科手术过程中所述RF能量的施加的目标部位的测量的电阻抗，基本上在正执行所述外科手术过程的时间段期间输送到电外科手术工具的电力以及基本上在正执行所述外科手术过程的时间段期间输送到所述电外科手术工具的电流。
5.根据权利要求1、2或3中的任一项所述的外科手术排烟系统，其中所述电力监控设备通过从所述电外科手术工具接收到的信号测量接近经历所述外科手术过程的所述体积的所述RF能量施加的目标部位的阻抗。
6.根据权利要求1、2或3中的任一项所述的外科手术排烟系统，还包括耦合在所述抽吸设备下游的过滤器，以从所述抽吸设备接收的流出物中去除微粒。
7.根据权利要求1所述的外科手术排烟系统，其中所述监控设备包含在所述ESU内。
8.一种外科手术排烟系统，包括：
控制器，其耦合到电外科手术单元即ESU以基于与外科手术过程相关的一个或多个参数来估计产生的烟雾量，所述一个或多个参数包括至少一个参数，所述至少一个参数包括在所述外科手术过程中能量施加部位的电阻抗，基本上在正执行所述外科手术过程的时间段期间输送到电外科手术工具的电力以及基本上在正执行所述外科手术过程的时间段期间输送到所述电外科手术工具的电流；以及
抽吸设备，其耦合到所述控制器并由所述控制器控制，以去除接近所述外科手术过程的体积内的一种或多种气体，由所述抽吸设备产生的所述一种或多种气体的流速基于估计的产生的烟雾量。
9.根据权利要求8所述的外科手术排烟系统，还包括吹入设备，所述吹入设备耦合到所述控制器并由所述控制器控制以在所述外科手术过程中输送吹入气体，所述吹入设备产生的所述吹入气体的流速基本上等于所述抽吸设备产生的所述一种或多种气体的所述流速。
10.根据权利要求9所述的外科手术排烟系统，其中所述抽吸设备和所述吹入设备中的至少一个的灵敏度进一步可以由外科医生基于接近所述外科手术过程的所述体积内的产生的烟雾对视野的遮蔽程度而手动调节。
11.根据权利要求8至权利要求10中任一项所述的外科手术排烟系统，还包括监控设备，所述监控设备耦合到所述ESU以测量所述一个或多个电参数。
12.根据权利要求11所述的外科手术排烟系统，其中所述监控设备包含在所述ESU内。
13.根据权利要求11所述的外科手术排烟系统，其中所述监控设备通过从所述电外科手术工具接收到的信号测量接近所述外科手术过程的所述体积中的所述能量施加的目标部位的阻抗。
14.根据权利要求8所述的外科手术排烟系统，还包括耦合在所述抽吸设备下游的过滤器，以至少部分地去除从所述抽吸设备接收的微粒和流出物。
15.根据权利要求8所述的外科手术排烟系统，还包括耦合在所述抽吸设备下游的储水器部件，以至少部分地去除产生的致癌物质。
16.根据权利要求8或权利要求9中任一项所述的外科手术排烟系统，其中所述烟雾包括蒸汽。
17.根据权利要求8所述的外科手术排烟系统，其中所述抽吸控制设备基于从所述ESU接收到的信号而自动调节。
18.一种在外科手术过程中从外科手术部位执行排烟过程的方法，所述方法包括：
确定靠近外科手术部位的体积内存在的估计的烟雾量；以及
基于所述估计的烟雾量设置抽吸设备的流速。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述估计的烟雾量基于选自以下参数中的至少一个参数：在所述外科手术过程中能量施加的目标部位的测量的电阻抗，基本上在正执行所述外科手术过程的时间段期间输送到电外科手术工具的电力以及基本上在正执行所述外科手术过程的时间段期间输送到所述电外科手术工具的电流。
20.根据权利要求18或权利要求19中任一项所述的方法，还包括将耦合到所述手术部位内的抽吸管的所述抽吸设备的流速设置为约等于吹入设备的所述流速或约比所述吹入设备的所述流速小10％。
21.根据权利要求18或权利要求19中任一项所述的方法，还包括过滤从所述抽吸设备的输出接收到的微粒和流出物。
22.根据权利要求18或权利要求19中任一项所述的方法，还包括将从所述抽吸设备的输出接收的流出物传输通过储水器部件以至少部分地去除产生的致癌物质。
23.根据权利要求18或权利要求19中任一项所述的方法，还包括基于手动可调节的灵敏度控件调节所述抽吸设备的所述流速。
24.根据权利要求18或权利要求19中任一项所述的方法，还包括潜伏期，在所述潜伏期中，在所述外科手术过程中使用的射频能量被停用之后，所述排烟过程持续预定的时间段。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述潜伏期基于至少一个测量的电参数和测量的激活时间从固定持续时间和可变持续时间中选择。
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