CN115281786A - 一种适用于大血管手术的外科集成手术系统 - Google Patents

Abstract

一种适用于大血管手术的外科集成手术系统，其包括高频/射频发生器，超声刀发生器，以及控制模块。所述控制模块包括凝血阈值设置单元，检测控制单元，电凝启闭单元，以及超声刀启闭单元。所述凝血阈值设置单元用于设置所述大血管血凝时的凝血阈值。所述检测控制单元用于控制所述超声刀发生器进行检测所述大血管的凝血状态值。所述电凝启闭单元用于控制所述高频/射频发生器开启以进行电凝，以及关闭所述高频/射频发生器。所述超声刀启闭单元用于开启所述超声刀发生器进行超声切割。本手术系统在达到省力的要求的同时，还可以准确地判断出血管凝血的状态，避免误操作，提高了手术的安全性。

Description

一种适用于大血管手术的外科集成手术系统

技术领域

本发明涉及手术器械技术领域，特别涉及一种适用于大血管手术的外科集成手术系统。

背景技术

超声外科手术刀是利用超声频率发生器驱动手柄和刀头以超声频率 (55.5kHz)进行超声振动从而实施手术切割，切割时能使接触的组织细胞内的蛋白氢键断开，使破裂的血管凝固止血，同时实现切割和闭合，因而可靠性强，手术安全性大。目前超声外科手术系统是全球最领先的微创外科手术的基本主要辅助器械，也是全球及中国大中型医院常规的必备医疗设备用品，广泛应用于普通外科、妇产科、泌尿科等手术中。超声波在一定媒介传播时，其会产生力学、热学、声学等响应，超声外科手术系统就是利用超声波的特性对组织产生机械作用、热作用和空化作用，进行相关的组织切割和闭合，从而实现临床的应用。虽然超声手术刀的创伤面积小，适合精细的切割手术，如毛细血管的切割，但是超声手术刀的切割速度很慢，对于一些需要大量肌肉切割的手术是不合适的，速度太慢。

但是对于大血管，其血压较大，血管壁较薄，出血风险大，使得不再适合使用所述超声手术刀在切割的同时进行血凝。因此会使用一种高频血凝手术刀。使用该高频血凝手术刀，首先利用一只手的至少三个手指钳紧血管，使该血管在高频电波的作用下，由组织本身产生阻抗，使目标组织内的水分子在高频/射频电波作用下瞬间振荡汽化，引起细胞破裂蒸发，并在其低温(40℃)恒温状态下实现止血、电凝等功能。然后再使用该只手的剩下的手指推动刀片进行切割，从而完成大血管的凝血与切割。但使该高频血凝手术刀时的一个关键问题是不知道血管里的血什么时候凝固，同时，对于高频血凝手术刀来，其切割速度也不是很快。而且一只手来操作多个功能按键，每次闭合切割都需要分步多个动作协助完成，使得整只手使用起来非常不方便。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可以解决上述技术问题的超声高频外科集成系统超声刀。

一种适用于大血管手术的外科集成手术系统，其包括一个高频/射频发生器，一个超声刀发生器，以及一个控制所述高频/射频发生器和所述超声刀发生器的工作状态的控制模块。所述控制模块包括一个凝血阈值设置单元，一个检测控制单元，一个电凝启闭单元，以及一个超声刀启闭单元。所述凝血阈值设置单元用于设置所述大血管血凝时的凝血阈值。所述凝血阈值包括频率变化阈值与阻抗变化阈值。所述检测控制单元用于控制所述超声刀发生器进行检测所述大血管的凝血状态值。所述凝血状态值包括频率变化量与阻抗变化量。所述电凝启闭单元用于在所述检测控制单元控制所述超声刀发生器开启时控制所述高频/射频发生器开启以进行电凝，以及当所述检测控制单元所输出的频率变化量与阻抗变化量分别大于频率变化阈值与阻抗变化阈值时关闭所述高频/射频发生器。所述超声刀启闭单元用于当所述检测控制单元所输出的频率变化量与阻抗变化量分别大于频率变化阈值与阻抗变化阈值时开启所述超声刀发生器进行超声切割。

进一步地，所述适用于大血管手术的外科集成手术系统还包括一个刀具组件，所述刀具组件包括一个外管，一个插设在所述外管中的内管，一个插设在所述内管中的刀杆，一个转动设置在所述内管上的夹嘴，至少两个设置在所述内管与刀杆之间的绝缘间隔圈，以及一个换能器，所述超声刀发生器与所述换能器电连接。

进一步地，所述高频/射频发生器包括一个正极输出端和一个负极输出端，所述正极输出端与所述刀杆电性连接，所述负极输出端与所述夹嘴电性连接，所述刀杆与所述夹嘴形成一副射频切刀。

进一步地，所述适用于大血管手术的外科集成手术系统还包括一个与该高频/射频发生器电连接的负极板，所述高频/射频发生器包括一个正极输出端和一个负极输出端，所述正极输出端与所述刀杆电性连接，所述负极输出端与所述负极板电性连接，所述刀杆与所述负极板形成一副射频切刀。

进一步地，当所述高频/射频发生器单独被开启时，所述刀杆与所述负极板或夹嘴形成一副射频切刀。

进一步地，所述适用于大血管手术的外科集成手术系统还包括一个切换所述高频/射频发生器与超声刀发生器的工作状态的集成转换器，所述集成转换器在所述控制模块的控制下用于控制所述高频/射频发生器与所述超声刀发生器的工作状态。

进一步地，所述高频/射频发生器、所述超声刀发生器、以及所述集成转换器皆为一个独立的部件。

进一步地，当所述超声刀发生器单独被开启时，所述刀杆形成一个超声刀，当所述高频/射频发生器和超声刀发生器同时被开启时，所述刀杆同时作为射频切刀和超声刀使用。

进一步地，所述集成转换器包括一个设置在所述容置腔上的按钮选择开关。

进一步地，所述集成转换器包括一个负极输出单元，一个集成输出单元，以及一个按键驱动选择单元，所述按键驱动选择单元用于控制所述高频/射频发生器与所述超声刀发生器的工作状态，所述按键驱动选择单元包括一个超声模式选择开关,一个高频模式选择开关,以及一个大血管闭合选择开关。

与现有技术相比，本发明提供的适用于大血管手术的外科集成手术系统充分利用超声刀发生器与高频/射频发生器的特性，特别是利用所述超声刀所具有的现有的刀具组件，并在所述控制模块的控制下，首先启动所述高频/射频发生器进行凝血，然后由检测控制单元控制所述超声刀发生器进行检测所述大血管的凝血状态值，当所述检测控制单元所输出的频率变化量与阻抗变化量分别大于频率变化阈值与阻抗变化阈值时关闭所述高频/射频发生器，然后所述超声刀启闭单元开启所述超声刀发生器进行超声切割。因此，上述的手术操作仅可以由一个按钮来来控制所述控制模块的工作状态即可以控制整个手术刀的工作，从而在达到省力的要求的同时，还可以准确地判断出血管凝血的状态，避免误操作，提高了手术的安全性。另外，将高频/射频与超声集成在一个超声手术刀上，使得该超声手术刀得到的极大程度的利用，同时也避免了手术刀的切换给病患带来的风险。

附图说明

图1为本发明提供的一种适用于大血管手术的外科集成手术系统的结构示意图。

图2为图1的超声高频外科集成系统超声刀所具有的刀具组件的剖面结构示意图。

图3为图2的刀具组件在A处的局部放大图。

图4为图1的适用于大血管手术的外科集成手术系统的原理框图。

图5为图1的超声高频外科集成系统超声刀的第一实施例的电路原理示意图。

图6为图1的超声高频外科集成系统超声刀的第二实施例的电路原理示意图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。

如图1至4所示，其为本发明第一实施例提供的一种适用于大血管手术的外科集成手术系统的结构示意图。所述适用于大血管手术的外科集成手术系统包括一个刀具组件10，一个与所述刀具组件10连接的换能器20，一个与所述刀具组件10电连接的高频/射频发生器30，一个与驱动所述刀具组件10作超声震动的超声刀发生器50，一个控制所述高频/射频发生器20与超声刀发生器50 的工作状态的集成转换器60，以及一个用于控制所述高频/射频发生器20与超声刀发生器50的工作状态并所述集成转换器60电性连接的控制模块70。可以想到的是，所述适用于大血管手术的外科集成手术系统还包括其他的一些功能模块，如壳体组件，驱动所述刀具组件活动的机械组件，以及电气连接组件等等，其为本领域技术人员所习知的技术，在此不再一一详细说明。

所述刀具组件10包括一个外管101，一个插设在所述外管100中的内管102，多个设置在所述外管101与内管102之间的绝缘密封圈103，一个插设在所述内管102中的刀杆104，至少两个设置在所述内管102与刀杆104之间的所述绝缘间隔圈105，一个套设在所述外管101的外侧壁上的绝缘套106，以及一个转动设置在所述内管102上的夹嘴107。如专利号为201921175228.9，专利名称为防止插销脱出的可拆卸式超声波手术刀所公开的技术方案，其公开了所述外管 101，内管102，绝缘密封圈103，刀杆104，夹嘴107、以及绝缘间隔圈105等等，因此，上述的零件皆为现有技术，在此不再赘述，具体可参见该现有技术。所述绝缘套106没有公开在该现有技术中，其可以由绝缘材料制成，如橡胶皮套，热塑性材料，或者由涂覆工艺涂覆在所述外管101的外侧上的绝缘胶。所述绝缘套106用于使所述外管101与外界绝缘，以避免所述外管101与外界，如与肌肉电导通。

所述换能器20本身也为现有技术，其与所述刀具组件10连接。该换能器 20为所述刀具组件10提供能量，以使所述刀杆104作超声振动，从而达到手术的目的。由于所述换能器20为现有技术，在此不再赘述。

所述高频/射频发生器30用于提供高频电力，其本身为现有技术，并为本领域技术人员所习知，如专利号为201521098679.9，专利名称为射频电刀手术装置所公开的技术方案中的控制器，因此，该高频/射频发生器30的具体电路及工作原理在此不再赘述。所述高频/射频发生器30包括一个正极输出端31，一个负极输出端32，以及一个与所述负极输出端32电性连接的负极板33。所述正极输出端31与所述刀杆104电性连接，其为该刀杆104提供频率很高的电磁波，一般高于1.5MHz，通过电极集中在一个很小的区域，由于细胞内含有大量水分子(水分子为极性分子，受电磁场影响)，在这个局部高频电磁场的作用下，水分子快速振荡，达到蒸发的目的，从而达到血凝的作用。当然可以想到的是，在更频率下，组织会被破坏而达到切割血管的状态。在本实施例，所述高频/射频发生器30所提供的频率仅使血液发生凝固。所述负极输出端32与所述负极板33电性连接。所述负极板33为一个可以导电的金属板，其结构及大小可以根据实际的需要设置，在此不再赘述。使用时，所述负极板33贴附在人的身体上，所述刀杆104的头部便可以使相应血管的部位的血液发生凝固。另外所述正极输出端31与所述刀杆104的电连接方式与所述换能器20与所述刀杆104的电连接方式相同，也是通过电环的方式与所述刀杆104电连接，其为现有技术，如专利号为201921175228.9所述。另外，所述高频/射频发生器30 还可以包括一个高频器械识别和按键输入模块。所述高频器械识别和按键输入模块本身为现有技术，其用于识别来自集成转换器60的控制信号，并传输给所述高频/射频发生器30以控制其输出与关断。

所述超声刀发生器50本身也现有技术，并为本领域技术人员所习知，在此不再赘述。所述超声刀发生器50用于为所述换能器20提供能量，以使所述刀杆104作超声振动，从而进行肌肉切割，其切割原理为现有技术，在此不再赘述。另外，所述超声刀发生器50也包括一个超声刀器械识别和按键输入模块，用于识别来自集成转换器60的控制信号，并传输给所述超声刀发生器50以控制其输出与关断。

所述集成转换器60电性连接在所述高频/射频发生器30与超声刀发生器50 的输出端，用于控制所述高频/射频发生器30与超声刀发生器50的工作状态，即当所述集成转换器60切换至所述高频/射频发生器30以使所述高频/射频发生器30开始工作时，所述刀杆104与所述负极板40形成一副射频切刀。当所述集成转换器60切换至所述超声刀发生器50以使所述超声刀发生器50开始工作时，所述刀杆104形成一个超声刀。当所述集成转换器60控制所述高频/射频发生器30与超声刀发生器50同时被起动时，所述刀杆104同时可以作为超声刀与射频切刀而使用。所述集成转换器60包括一个与所述负极板33电连的负极板输出单元61，以及一个与所述刀具组件10电性连接的集成输出单元62，以及一个按键驱动选择单元63。所述负极板输出单元61为所述负极板33输出电力，其电路本身应当为现有技术，在此不再赘述。所述集成输出单元62与所述高频/射频发生器30及超声刀发生器50电性连接，并将所接收的电力信号转换为适用于射频电刀或超声刀适用的电力。所述按键驱动选择单元63用于控制所述高频/射频发生器与所述超声刀发生器的工作状态，并为一个选择电路，其选择电路本身应当为现有技术。所述按键驱动选择单元63包括一个超声模式选择开关631，一个高频模式选择开关632，以及一个大血管闭合选择开关633。所述超声模式选择开关631用于选择超声模式。当所述超声模式选择开关631 被选择时，所述超声刀发生器50仅被选择并直接被启动。所述高频模式选择开关632用于选择高频模式。当所述高频模式选择开关632被选择时，所述高频/ 射频选择发生器30仅被选择并直接被启动。当所述超声模式选择开关631或高频模式选择开关632被选择时，所述超声刀发生器50或高频模式选择开关632 被启动，其为现有技术，在此不再赘述。而所述大血管闭合选择开关633被选择时，则针对大血管进行手术。可以想到的是，所述集成转换器60是在所述控制模块70的控制下进行工作。

所述控制模块70包括一个单独超声刀启动单元71，一个单独高频/射频电刀启动单元72，以及一个大血管闭合启动单元73。当超声模式选择开关631被选择时，所述单独超声刀启动单元71则仅驱动所述超声刀发生器50开始工作。当所述单独高频/射频电刀启动单元72被选择时，则仅所述高频/射频发生器30 被启动。当所述大血管闭合选择开关633被选择时，所述大血管闭合启动单元 73则被启动。

所述大血管闭合启动单元73包括一个凝血阈值设置单元731，一个检测控制单元732，一个电凝启闭单元733，以及一个超声刀启闭单元734。所述凝血阈值设置单元731用于设置所述大血管血凝时的凝血阈值。当所述大血管在血凝过程中，由于水分的失去，在血凝过程中该大血管所具有的阻抗以及所述高频/射频电刀在该凝血的大血管处的频率会发生变化。因此通过检测该大血管处的阻抗变化与频率变化即可以检测到该大血管是否血凝完成。假设初始频率和阻抗分别是F1和Z1，当血管血凝完成时的临界频率和阻抗分别为F2和Z2，因为当|Z2-Z1|>kzA以及|F2-F1|>kfB时即可认为血管血凝完成，其中，Kz是组织阻抗系数，Kf是组织频率系数，A和B是常数。因此，所述凝血阈值设置单元 731所设置的凝血阈值就是该kzA和kfB。所述检测控制单元732用于控制所述超声刀发生器50进行检测所述大血管的凝血状态值，即检测即时的阻抗变化值与频率变化值。也因此，所述凝血阈值包括频率变化阈值与阻抗变化阈值。

当阻抗变化值与频率变化值都达到所述凝血阈值设置单元731所设定的凝血阈值时，便可以认定所述大血管已经完成了血凝，可以进行下一步操作，即切割步骤。所述电凝启闭单元733用于在所述检测控制单元732控制所述超声刀发生器50开启时控制所述高频/射频发生器30开启以进行电凝，以及当所述检测控制单元732所输出的频率变化量与阻抗变化量分别大于频率变化阈值与阻抗变化阈值时关闭所述高频/射频发生器。因此当在对大血管进行电凝时，所述超声发生器50以及高频/射频发生器30是同时进行工作的，即所述超声发生器50进行检测，所述高频/射频发生器30进行电凝。

所述超声刀启闭单元734用于当所述检测控制单元732所输出的频率变化量与阻抗变化量分别大于频率变化阈值与阻抗变化阈值时开启所述超声刀发生器50进行超声切割。同时在当所述检测控制单元732所输出的频率变化量与阻抗变化量分别大于频率变化阈值与阻抗变化阈值时，所述电凝启闭单元733关闭所述高频/射频发生器30。

在组装所述高频/射频发生器30、超声刀发生器50、以及集成转换器60时，所述高频/射频发生器30、超声刀发生器50、以及集成转换器60皆可以为一个独立的部件，此时，该超声高频外科集成系统超声刀皆可以使用现有的功能模块，而无需重新设计制造，有助于降低成本。如图5所示，其为使用现有的功能模块连接而成的电路及工作原理示意图。

当然，所述高频/射频发生器30、超声刀发生器50、以及集成转换器60还可以容纳于一个容置腔内，而所述集成转换器60为设置在所述容置腔上的按钮选择开关，这样成本一个整体，有利于美观，也便于拿取。如图6所示，其为高频/射频发生器30、超声刀发生器50、以及集成转换器60集成在一起的电路及工作原理示意图。

与现有技术相比，本发明提供的适用于大血管手术的外科集成手术系统充分利用超声刀发生器与高频/射频发生器的特性，特别是利用所述超声刀所具有的现有的刀具组件，并在所述控制模块的控制下，首先启动所述高频/射频发生器进行凝血，然后由检测控制单元控制所述超声刀发生器进行检测所述大血管的凝血状态值，当所述检测控制单元所输出的频率变化量与阻抗变化量分别大于频率变化阈值与阻抗变化阈值时关闭所述高频/射频发生器，然后所述超声刀启闭单元开启所述超声刀发生器进行超声切割。因此，上述的手术操作仅可以由一个按钮来来控制所述控制模块的工作状态即可以控制整个手术刀的工作，从而在达到省力的要求的同时，还可以准确地判断出血管凝血的状态，避免误操作，提高了手术的安全性。另外，将高频/射频与超声集成在一个超声手术刀上，使得该超声手术刀得到的极大程度的利用，同时也避免了手术刀的切换给病患带来的风险。

如图6所示，其为本发明第二实施例所提供的电路原理示意图。第一实施例与第二实施例的区别仅在于，第一实施例的高频/射频发生器30使用了一个独立的负极板33。而在第二实施例中，所述高频/射频发生器30直接将所述负极输出端32与内管102连接的所述夹嘴107电性连接，从而使得所述刀杆104 与所述夹嘴107形成一副射频切刀，从而可以节省空间，同时在使用时也比较方便。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种适用于大血管手术的外科集成手术系统，其特征在于：所述适用于大血管手术的外科集成手术系统包括一个高频/射频发生器，一个超声刀发生器，以及一个控制所述高频/射频发生器和所述超声刀发生器的工作状态的控制模块，所述控制模块包括一个凝血阈值设置单元，一个检测控制单元，一个电凝启闭单元，以及一个超声刀启闭单元，所述凝血阈值设置单元用于设置所述大血管血凝时的凝血阈值，所述凝血阈值包括频率变化阈值与阻抗变化阈值，所述检测控制单元用于控制所述超声刀发生器进行检测所述大血管的凝血状态值，所述凝血状态值包括频率变化量与阻抗变化量，所述电凝启闭单元用于在所述检测控制单元控制所述超声刀发生器开启时控制所述高频/射频发生器开启以进行电凝，以及当所述检测控制单元所输出的频率变化量与阻抗变化量分别大于频率变化阈值与阻抗变化阈值时关闭所述高频/射频发生器，所述超声刀启闭单元用于当所述检测控制单元所输出的频率变化量与阻抗变化量分别大于频率变化阈值与阻抗变化阈值时开启所述超声刀发生器进行超声切割。

2.如权利要求1所述的适用于大血管手术的外科集成手术系统，其特征在于：所述适用于大血管手术的外科集成手术系统还包括一个刀具组件，所述刀具组件包括一个外管，一个插设在所述外管中的内管，一个插设在所述内管中的刀杆，一个转动设置在所述内管上的夹嘴，至少两个设置在所述内管与刀杆之间的绝缘间隔圈，以及一个换能器，所述超声刀发生器与所述换能器电连接。

3.如权利要求2所述的适用于大血管手术的外科集成手术系统，其特征在于：所述高频/射频发生器包括一个正极输出端和一个负极输出端，所述正极输出端与所述刀杆电性连接，所述负极输出端与所述夹嘴电性连接，所述刀杆与所述夹嘴形成一副射频切刀。

4.如权利要求2所述的适用于大血管手术的外科集成手术系统，其特征在于：所述适用于大血管手术的外科集成手术系统还包括一个与该高频/射频发生器电连接的负极板，所述高频/射频发生器包括一个正极输出端和一个负极输出端，所述正极输出端与所述刀杆电性连接，所述负极输出端与所述负极板电性连接，所述刀杆与所述负极板形成一副射频切刀。

5.如权利要求3或4所述的适用于大血管手术的外科集成手术系统，其特征在于：当所述高频/射频发生器单独被开启时，所述刀杆与所述负极板或夹嘴形成一副射频切刀。

6.如权利要求1所述的适用于大血管手术的外科集成手术系统，其特征在于：所述适用于大血管手术的外科集成手术系统还包括一个切换所述高频/射频发生器与超声刀发生器的工作状态的集成转换器，所述集成转换器在所述控制模块的控制下用于控制所述高频/射频发生器与所述超声刀发生器的工作状态。

7.如权利要求1所述的适用于大血管手术的外科集成手术系统，其特征在于：所述高频/射频发生器、所述超声刀发生器、以及所述集成转换器皆为一个独立的部件。

8.如权利要求1所述的适用于大血管手术的外科集成手术系统，其特征在于：当所述超声刀发生器单独被开启时，所述刀杆形成一个超声刀，当所述高频/射频发生器和超声刀发生器同时被开启时，所述刀杆同时作为射频切刀和超声刀使用。

9.如权利要求6所述的适用于大血管手术的外科集成手术系统，其特征在于：所述集成转换器包括一个设置在所述容置腔上的按钮选择开关。

10.如权利要求6所述的适用于大血管手术的外科集成手术系统，其特征在于：所述集成转换器包括一个负极输出单元，一个集成输出单元，以及一个按键驱动选择单元，所述按键驱动选择单元用于控制所述高频/射频发生器与所述超声刀发生器的工作状态，所述按键驱动选择单元包括一个超声模式选择开关，一个高频模式选择开关，以及一个大血管闭合选择开关。

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