外科手术中可变吸入控制的方法和系统
文献发布时间:2024-04-18 19:52:40
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年10月26日提交并且名称为“Arthroscopic Resection Probewith Variable Aspiration Control”的美国临时申请序列号63/105,635的权益。该临时申请通过引用并入本文中,如同在下文完整地复制一样。
背景技术
相关技术的机械切除手持件包括在流动路径内位于切除设备与抽吸源(诸如手术室中的壁抽吸源)之间的阀。在机械切除过程期间,外科医生通过调整阀位置来调整切除设备内沿流动路径的流速。当需要更高的流速时,外科医生将阀打开更多,并且当需要更低的流速时,外科医生将阀关闭更多。相比之下,在相关技术的电外科消融手术(例如基于等离子体的消融)中,流速的控制是由消融控制器响应于与消融相关联的一个或多个电参数而自动执行的,该一个或多个电参数诸如电路径的阻抗,或者针对消融手术提供给有源电极的能量。
发明内容
第一示例是一种执行外科手术的方法,该方法包括:由外科控制器驱动耦合到切除器械的手持件内的马达,该驱动使得由该切除器械对组织进行机械切除;在组织的该机械切除期间,由与该外科控制器相关联的蠕动泵通过该切除器械的抽吸腔来吸入流体和组织碎片;以及在该驱动和该吸入期间,由该外科控制器调节该蠕动泵的速度,该调节响应于在该手持件的外表面上限定的接口设备。
在示例性第一方法中,手持件在穿过所述手持件的吸入路径中可以不包括阀门。
在示例性第一方法中,调节所述蠕动泵的速度还可以包括:读取所述接口设备,所述接口设备是在所述手持件上限定的位置接口设备,所述读取产生位置;以及直接基于所述位置来设置所述蠕动泵的速度。
在示例性第一方法中,调节所述蠕动泵的速度还可以包括:接收所述接口设备的致动指示,所述接口设备为在所述手持件上限定的向上按钮;以及基于所述向上按钮的所述致动指示来增大所述蠕动泵的速度。调节所述蠕动泵的速度还可以包括:接收所述接口设备的致动指示,所述接口设备为为在所述手持件上限定的向下按钮;以及基于所述向下按钮的所述致动指示来减小所述蠕动泵的速度。所述向上按钮和所述向下按钮可以是选自由以下组成的组中的至少一者:独立且不同的按钮;摇臂开关的相应位置;以及瞬时摇臂开关的相应位置。
示例性第一方法还可以包括:通过所述外科控制器将所述手持件的所述马达停止在旋转位置处,使得由所述切除器械限定的切割窗口至少部分地被阻挡;以及随后由所述外科控制器向在所述切除器械的远侧端部上限定的有源电极提供电能,所述电能使得所述有源电极附近的组织消融。示例性第一方法还可以包括在组织消融期间,由所述外科控制器调节所述蠕动泵的速度,所述调节响应于所述接口设备。示例性第一方法还可以包括:终止向所述有源电极提供电能;以及随后由所述外科控制器驱动所述手持件内的所述马达,所述驱动再次使得由所述切除器械对组织进行机械切除;以及由所述蠕动泵以一定泵速通过所述抽吸腔吸入流体和组织碎片,所述泵速是基于选自包括以下的组中的至少一者来选择的:紧接在前的一次组织机械切除的泵速;组织机械切除的默认泵速。
第二示例性方法是一种执行外科手术的方法,该方法包括:由外科控制器向在切除工具的远侧端部上限定的有源电极提供电能,所述电能使得所述有源电极附近的组织消融;在组织消融期间,由与所述外科控制器相关联的蠕动泵通过所述切除工具的抽吸腔来抽取流体和组织碎片;以及在所述提供和所述抽取期间,由所述外科控制器调节所述蠕动泵的速度,所述调节响应于在所述切除工具的外表面上限定的接口设备。
在示例性第二方法中,调节所述蠕动泵的所述速度还可以包括:读取所述接口设备的位置,所述接口设备是在所述切除工具上限定的位置接口设备,所述读取产生位置;以及基于所述位置来设置所述蠕动泵的所述速度。调节所述蠕动泵的所述速度还可以包括:接收所述接口设备的向上致动指示,所述接口设备为在所述切除工具上限定的向上按钮;以及基于所述向上致动指示,增大所述蠕动泵的所述速度。调节所述蠕动泵的所述速度还可以包括:接收所述接口设备的向下致动指示,所述接口设备呈在所述切除工具上限定的向下按钮的形式;以及基于所述向下致动指示,减小所述蠕动泵的所述速度。
示例性第二方法还可以包括:由所述外科控制器接收来自多种操作模式中的所选操作模式的指示,每种操作模式限定泵速范围,并且每个泵速范围小于所述蠕动泵的整个泵速范围;并且其中调节所述蠕动泵的所述速度包括在由所选操作模式限定的所述泵速范围内设置所述蠕动泵的速度,并且所述调节响应于所述接口设备。设置所述蠕动泵的所述速度还可以包括:读取所述接口设备的位置,所述接口设备是在所述切除工具上限定的位置接口设备,所述读取产生位置;以及基于所述位置来设置所述蠕动泵的所述速度。设置所述蠕动泵的所述速度还可以包括:接收所述接口设备的向上致动指示,所述接口设备为在所述切除工具上限定的向上按钮;以及基于所述向上致动指示,在所选操作模式的所述泵速范围内增大所述蠕动泵的所述速度。设置所述蠕动泵的所述速度还可以包括:接收所述接口设备的向下致动指示,所述接口设备呈在所述切除工具上限定的向下按钮的形式;以及基于所述向下致动指示,在所选操作模式的所述泵速范围内减小所述蠕动泵的所述速度。
示例性第二方法还可以包括:终止向所述有源电极提供电能;以及随后由所述外科控制器驱动所述切除工具内的所述马达,所述驱动使得由所述切除器械对组织进行机械切除;以及在组织机械切除期间,由与所述外科控制器相关联的所述蠕动泵通过所述切除器械的所述抽吸腔来吸入流体和组织碎片;以及在所述驱动和所述吸入期间,由所述外科控制器调节所述蠕动泵的速度,所述调节是基于所述接口设备。
另一示例是第一外科系统,所述第一外科系统包括:切除控制器,所述切除控制器耦合到手持件中的马达,并且所述手持件耦合到限定切割元件的切除器械,并且所述手持件包括在所述手持件的外表面上限定的接口设备;以及蠕动泵控制器,所述蠕动泵控制器耦合到蠕动泵的马达,所述蠕动泵联接到所述切除器械的抽吸腔。所述外科系统可以被配置成:驱动手持件内的所述马达使得由所述切除器械对组织进行机械切除;在组织机械切除期间,通过所述切除器械的所述抽吸腔吸入流体和组织碎片;以及在所述驱动和所述吸入期间调节所述蠕动泵的速度,所述调节响应于所述接口设备。
在示例性第一外科系统中,所述手持件在穿过所述手持件的吸入路径中可以不包括阀门。
在示例性第一外科系统中,当所述外科系统调节所述蠕动泵的速度时,所述外科系统可以被进一步配置成:读取所述接口设备,所述接口设备是在所述手持件上限定的位置接口设备,所述读取产生位置;以及基于所述位置来设置所述蠕动泵的速度。
在示例性第一外科系统中,当所述外科系统调节所述蠕动泵的速度时,所述外科系统可以被进一步配置成:接收所述接口设备的致动指示,所述接口设备为在所述手持件上限定的向上按钮;以及基于所述向上按钮的所述致动指示来增大所述蠕动泵的速度。当外科系统调节所述蠕动泵的速度时,所述外科系统可以被进一步配置成:接收所述接口设备的致动指示,所述接口设备为为在所述手持件上限定的向下按钮;以及基于所述向下按钮的所述致动指示来减小所述蠕动泵的速度。所述向上按钮和所述向下按钮可以是选自由以下组成的组中的至少一者:独立且不同的按钮;摇臂开关的相应位置;以及瞬时摇臂开关的相应位置。
示例性第一外科系统还可以包括电外科控制器,所述电外科控制器耦合到在所述切除器械上限定的有源电极。并且所述外科系统可以被进一步配置成:将所述手持件的所述马达停止在旋转位置处,使得所述切割元件阻挡由所述切除器械限定的切割窗口;以及随后向所述有源电极提供电能,以使得所述有源电极附近的组织消融。所述外科系统可以被进一步配置成在组织消融期间,调节所述蠕动泵的速度,所述调节响应于所述接口设备。所述外科系统可以被进一步配置成:终止向所述有源电极提供电能;以及随后驱动所述手持件内的所述马达,所述驱动再次使得由所述切除器械对组织进行机械切除;以及以一定泵速通过所述抽吸腔吸入流体和组织碎片,所述泵速是基于选自包括以下的组中的至少一者来选择的:紧接在前的一次机械切除的泵速;组织机械切除的默认泵速。
另一示例是第二外科系统,所述第二外科系统包括:电外科控制器,所述电外科控制器耦合到设置在切除工具的远侧端部上的有源电极;以及蠕动泵控制器,所述蠕动泵控制器包括马达和蠕动泵,所述蠕动泵联接到所述切除工具的抽吸腔。所述外科系统可以被配置成:向所述有源电极提供电能,以使得所述有源电极附近的组织消融;组织消融,通过所述抽吸腔来抽取流体和组织碎片;以及在所述提供和所述抽取期间,调节所述蠕动泵的速度,所述调节响应于在所述切除工具的外表面上限定的接口设备。
在示例性第二外科系统中,当所述外科系统调节所述蠕动泵的所述速度时,所述外科系统可以被进一步配置成:读取所述接口设备的位置,所述接口设备是在所述切除工具上限定的位置接口设备,所述读取产生位置;以及基于所述位置来设置所述蠕动泵的所述速度。
在示例性第二外科系统中,当所述外科系统调节所述蠕动泵的所述速度时,所述外科系统可以被进一步配置成:接收所述接口设备的向上致动指示,所述接口设备为在所述切除工具上限定的向上按钮;以及基于所述向上致动指示,增大所述蠕动泵的所述速度。示例性第二外科系统可以被进一步配置成:接收所述接口设备的向下致动指示,所述接口设备呈在所述切除工具上限定的向下按钮的形式;以及基于所述向下致动指示,减小所述蠕动泵的所述速度。
所述示例性第二外科系统可以被进一步配置成:接收来自多种操作模式中的所选操作模式的指示,每种操作模式限定泵速范围,并且每个泵速范围小于所述蠕动泵的整个泵速范围;以及通过在所选操作模式的所述泵速范围内设置所述蠕动泵的速度来调节速度,并且所述调节是基于所述接口设备。当所述外科系统设置所述蠕动泵的所述速度时,所述外科系统可以被进一步配置成:读取所述接口设备的位置,所述接口设备是在所述切除工具上限定的位置接口设备,所述读取产生位置;以及基于所述位置,在所选操作模式的所述泵速范围内设置所述蠕动泵的所述速度。当所述外科系统设置所述蠕动泵的所述速度时,所述外科系统可以被进一步配置成:接收所述接口设备的向上致动指示,所述接口设备为在所述切除工具上限定的向上按钮;以及在所选操作模式的所述泵速范围内增大所述蠕动泵的所述速度。当所述外科系统设置所述蠕动泵的所述速度时,所述外科系统可以被进一步配置成:接收所述接口设备的向下致动指示,所述接口设备为在所述切除工具上限定的向下按钮;以及在所选操作模式的所述泵速范围内减小所述蠕动泵的所述速度。
示例性第二外科系统还可以包括切除控制器,所述切除控制器耦合到所述切除工具的手持件中的马达,并且所述手持件耦合到由所述切除工具的切除器械限定的切割元件,所述切除器械耦合到所述手持件。并且所述外科系统可以被进一步配置成:终止向所述有源电极提供电能;以及随后驱动手持件内的所述马达,所述驱动使得由所述切除器械对组织进行机械切除;以及在组织机械切除期间,通过所述切除器械的所述抽吸腔吸入流体和组织碎片;以及在所述驱动和所述吸入期间调节所述蠕动泵的速度,所述调节是基于所述接口设备。
又另一示例是外科控制器,所述外科控制器包括:切除马达驱动器,所述切除马达驱动器耦合到所述外科控制器的连接器中的马达端子,所述切除马达驱动器被配置成驱动手持件中的马达;电外科发生器,所述电外科发生器耦合到所述外科控制器的连接器中的端子;泵马达驱动器,所述泵马达驱动器耦合到蠕动泵的马达,所述蠕动泵的转子能够在所述外科控制器的外表面上触及;以及处理设备,所述处理设备耦合到所述切除马达驱动器、所述电外科发生器、所述泵马达驱动器和所述外科控制器的连接器中的接口端子。所述处理设备可以被配置成:命令所述切除马达驱动器驱动所述手持件中的所述马达以使得切除组织;命令所述电外科发生器向有源电极提供电能,以使得所述有源电极附近的组织消融;借助于所述接口端子来读取指示接口设备的致动的值;以及响应于指示致动的所述值而对提供给所述泵马达驱动器的速度设定点进行调节。
在示例性外科控制器中,所述处理设备可以被进一步配置成:接收来自多种操作模式中的操作模式的指示,每种操作模式限定泵速范围,并且每个泵速范围小于所述蠕动泵的整个泵速范围;并且其中当处理系统调节所述速度设定点时,所述处理系统被进一步配置成在由操作模式限定的所述泵速范围内调节所述速度设定点。
附图说明
对于示例实施方案的详细描述,现在将参考附图,其中:
图1示出了根据至少一些实施方案的外科系统;
图2示出了根据至少一些实施方案的示例切除器械的远侧端部的透视图;
图3示出了根据至少一些实施方案的切除器械的远侧端部的底部透视图;
图4示出了相关技术的手持件的简化剖视图;
图5A示出了根据至少一些实施方案的手持件;
图5B示出了根据至少一些实施方案的手持件;
图5C示出了根据至少一些实施方案的手持件;
图5D示出了根据至少一些实施方案的手持件;
图6示出了根据至少一些实施方案的外科系统的框图;
图7示出了根据至少一些实施方案的外科系统的框图;
图8示出了根据至少一些实施方案的外科系统100;并且
图9示出了根据至少一些实施方案的处理设备的框图。
定义
各种术语用于指代特定的系统部件。不同的公司可能用不同的名称来指代一个部件-本文不旨在区分名称不同但功能相同的部件。在以下讨论和权利要求书中,术语“包括”和“包含”以开放式方式使用,因此应解释为“包括但不限于……”。此外,术语“联接”或“耦联”旨在表示间接或直接连接。因此,如果第一设备耦合到第二设备,则该连接可以通过直接连接或者通过经由其他设备和连接的间接连接。
“位置接口设备”应意指其位置或定向指示蠕动泵的设定点速度的接口设备。例如,位置接口设备可以是滑块,该滑块沿手持件的纵轴的位置指示设定点速度;或者旋钮,该旋钮包括旋钮的相对旋转位置的视觉指示,并且因此指示设定点速度的视觉指示。
“非位置接口设备”应意指其蠕动泵的隐含设定点速度不能从装置的外观中确定的接口设备。例如,电容式触摸传感器、布尔(Boolean)交互设备(例如向上按钮和向下按钮、瞬时摇臂开关)以及没有位置指示的旋钮为非位置接口设备的非限制性示例。
“处理设备”应单独或组合地意指单个电路部件、专用集成电路(ASIC)、具有控制软件的微控制器、具有控制软件的精简指令集计算(RISC)、数字信号处理器(DSP)、具有控制软件的处理器、可编程逻辑器件(PLD)或现场可编程门阵列(FPGA),该现场可编程门阵列被配置成读取输入,并且响应于输入而驱动输出。
具体实施方式
以下讨论涉及本发明的各种实施例。尽管这些实施例中的一个或多个可能是优选的,但是公开的实施例不应被解释为或以其它方式用于限制本公开的范围,包括权利要求书。另外,本领域技术人员将理解,以下描述具有广泛的应用,并且对任何实施方案的讨论仅意指该实施方案的示例,并且不旨在暗示包括权利要求的本公开的范围限于该实施方案。
各种示例针对外科手术中的可变吸入控制。更具体地说,在机械切除的情况下,示例针对使得外科医生能够通过外科医生与在手持件的外表面上限定的接口设备的交互来直接控制提供吸入流的蠕动泵的速度。再更具体地说,在各种示例中,外科控制器通信地耦合到接口设备,并且直接基于外科医生与接口设备的交互来设置蠕动泵的速度。在电外科消融的情况下,各种示例针对使得外科医生能够使用接口设备来控制蠕动泵的速度。在一种情况下,外科医生使用接口设备在蠕动泵的整个速度范围内控制蠕动泵的速度。在其他情况下,外科医生在预定义速度范围内将蠕动泵的速度控制为小于整个速度范围,该预定义速度范围是基于消融的所选操作模式。说明书首先转向示例系统来引导读者。
图1示出了根据至少一些实施方案的外科系统(未按比例)。具体地说,外科系统100包括外科控制器102、切除工具103和脚踏板组件104。切除工具103包括切除器械106,该切除器械包括限定远侧端部110的细长轴108。示例性切除器械106限定了切割窗口112,在该切割窗口内进行组织的机械切除。也就是说,示例性切除器械106限定了在细长轴108内伸缩的内管(不可见)。内管还限定了与由细长轴108限定的切割窗口112形状类似的切割窗口。当细长轴108保持静止时,转动内管,并且通过由细长轴108和内管限定的切割元件的相互作用来切割被抽取到切割窗口中的组织。示例性切除器械106还限定了设置在细长轴108的远侧端部110处的有源电极114,该有源电极位于与切割窗口112相对的径向位置处。因此,在示例系统中,切除工具103可用于组织的机械切除以及基于电的消融(例如基于等离子体的消融)。
示例切除工具103还包括马达驱动单元(MDU)或手持件116。尽管在图1中不可见,但是手持件116包括设置在外盖内的马达(例如电动马达),并且当切除器械106联接到手持件116时,马达的转子联接到内管,以引起内管相对于静止细长轴108的旋转。示例性手持件116还限定了接口设备,该接口设备被例示性地示出为在手持件116的外表面上限定的位置接口设备118。在使用期间,并且如下文更详细地讨论,外科医生可以使用示例性位置接口设备118来设置或选择通过切除器械106的抽吸腔(例如通过细长轴108以及设置在其中的内管的内径)的吸入流速。对于示例性位置接口设备118,相互作用可以涉及朝向远侧端部110移动位置接口设备118以增大吸入流速,或者远离远侧端部110移动位置接口设备118以减小吸入流速。下文示出并讨论了其他示例性接口设备。手持件116还在上表面上限定了额外按钮,诸如按钮120。外科医生可以与按钮120交互来设置或选择各种操作参数。在机械切除的情况下,外科医生可以与按钮120交互,以选择内管的速度和/或内管相对于静止细长轴108转动的方向(例如顺时针、逆时针、摆动)。在消融的情况下,外科医生可以与按钮120交互,设置消融的操作模式(例如高、中或低),或者在消融模式与非消融凝固模式之间切换。
切除工具103还包括容纳一根或多根电导线(图1中未具体示出)的柔性多芯电缆122,并且柔性多芯电缆122终止于棒状连接器124。棒状连接器124借助于在外科控制器102的壳体132的外表面(例如前表面)上限定的连接器126机械和电气地耦合到外科控制器102。借助于柔性多芯电缆122,外科控制器102可以控制手持件116内的马达的速度和方向,读取或接收指示外科医生与示例性位置接口设备118的交互的信号和/或值,并且/或者读取或接收指示外科医生与按钮120的交互的信号。
尽管在图1的视图中不可见,但示例性切除工具103具有一个或多个内部吸入通道或流体通路。切除工具103的流体通道耦合到用于在切除工具103的远侧端部110处提供抽吸或吸入的软管或柔性管状构件128。在示例系统中,柔性管状构件128耦合到蠕动泵130,该蠕动泵被例示性地示出为与外科控制器102成一体的部件(即至少部分地位于外科控制器102的壳体132内)。在其他实施方案中,用于蠕动泵130的壳体可以与用于外科控制器102的壳体132独立且不同,但在任何情况下,蠕动泵130操作性地耦合到外科控制器102。
蠕动泵130包括转子部分(不可见)和定子部分(不可见)。通过使用手柄134打开蠕动泵130的盖子,并且将柔性管状构件128放置在转子与定子之间,柔性管状构件128被联接在蠕动泵130内。转子抵靠柔性管状构件128的移动引起朝向排放口136的流体移动。在各种示例中,蠕动泵130从切除工具103的远侧端部110处的腔体或手术区域(手术区域未具体示出)形成体积受控的吸入,其中流出速率是基于蠕动泵130的速度。
切除工具103,并且特别是切除器械106,还限定了容纳一根或多根电导线(图1中未具体示出)的另一柔性多芯电缆138。多芯电缆138终止于消融连接器140。消融连接器140借助于在外科控制器102的壳体132的外表面(例如前表面)上限定的连接器142机械和电气地耦合到外科控制器102。借助于多芯电缆138,外科控制器102可以向有源电极114提供电能,以用于基于电的消融和/或凝固。此外,多芯电缆138可以为电路提供电返回路径(例如细长轴108可以用作基于电的手术的返回电极)。
仍然参考图1,显示设备或接口设备145通过外科控制器102的壳体132是可见的,并且在一些情况下,外科医生可以借助于接口设备145选择外科控制器102的操作模式。例如,通过与呈触摸屏形式的接口设备145交互,外科医生可以选择用于机械切除的旋转模式。作为另一示例,使用呈触摸屏形式的接口设备145,外科医生可以选择消融期间的积极性,诸如选择消融的操作模式(例如高、中等、低)。再此外,外科控制器102可以借助于接口设备145向外科医生提供信息,诸如用于基于电的消融的有源电极114的当前操作模式或累计使用时间的指示。
示例外科系统100还包括脚踏板组件104。示例脚踏板组件104包括三个脚踏板设备144、146和148。在示例情况下,外科医生可以基于与脚踏板组件104的相互作用而在机械切除与消融之间切换。在示例性机械切除期间,外科医生可以选择旋转方向和/或操作模式(例如通过按压脚踏板设备144来旋转第一方向,以及通过按压脚踏板设备148来旋转相反方向)。在示例性消融期间,外科医生可以选择性地启用和停用消融(例如通过与脚踏板设备144的相互作用),并且从消融切换到凝固(例如通过与脚踏板设备146的相互作用)。在该示例中,脚踏板组件104借助于容纳一根或多根电导线(图1中未具体示出)的柔性多芯电缆150联接到外科控制器102。多芯电缆150终止于踏板连接器152。踏板连接器152借助于在壳体132的外表面(例如前表面)上限定的连接器154机械和电气地耦合到外科控制器102。
图2示出了示例性切除器械106的远侧端部110的透视图。在图2的视图中,与图1的视图相比,切除器械106围绕纵向中心轴线旋转180度,使得有源电极114在视图的顶部上,并且切割窗口112面向下。具体地说,在图2中可以看到切割窗口112的一部分、有源电极114和细长轴108的一部分。在图2中还可以看到绝缘体200(例如陶瓷),该绝缘体将有源电极114与在消融和凝固期间用作返回电极的细长轴108电隔离。此外,图2示出了内管202,并且在所示出的构型中,内管202停止于至少部分地阻挡切割窗口112的旋转位置。换句话说,由内管202限定的对应切割窗口在细长轴108的内径内位于与切割窗口112不对准的旋转位置处。
示例性有源电极114设置在远侧端部110处。有源电极114是金属材料,并且在消融期间,等离子体可以在有源电极114周围和/或附近形成。示例性有源电极114限定了孔204,该孔流体耦合到在内管202的内径内限定的抽吸腔;然而,在图2的视图中,抽吸腔是不可见的。在消融期间,蠕动泵130(图1)通过孔204并且沿抽吸腔抽取流体和组织产物。更具体地说,在示例情况下,外科控制器102(图1)被设计且被构造成使得每当停止机械切除(例如释放脚踏板组件104(图1)的脚踏板设备中的一个脚踏板设备)时,外科控制器102使内管停止于部分或完全阻挡向由细长轴108限定的切割窗口112中的流动的旋转定向处。以此方式,由蠕动泵130提供的体积受控的吸入会部分或完全地通过有源电极114的孔204发生。
图3示出了示例性切除器械106的远侧端部110的底部透视图。具体地说,在图3中可以看到切割窗口112、细长轴108的一部分和内管202。在图3的视图中,内管202处于旋转定向,在该定向处,内管202的切割窗口300与细长轴108的切割窗口112对准。由于旋转对准,还可以看到在内管202的内径内(并且因此也在细长轴108的内径内)限定的抽吸腔302。在机械切除期间,由蠕动泵130(图1)形成的体积受控的吸入流将流体和组织抽吸到对准的切割窗口112和300中。随着内管202旋转,切割窗口112和300的相互作用用于切割或切除设置在其中的组织,并且因此流体和组织碎片沿着由切除器械106限定的抽吸腔被吸入或输送。在所示出的示例定向中,内管202阻挡了孔204(图2)。在内管202旋转的其他点处,切割窗口300与孔204对准,使得吸入流可以瞬间移动穿过有源电极的孔204。然而,内管202可能以每分钟几千转(RPM)进行转动,并且因此在机械切除期间通过有源电极114的吸入相对较低。
相关技术的手持件包括在吸入路径内位于切除设备与抽吸源(诸如手术室中的壁抽吸源)之间的阀。在相关技术的机械切除过程期间,外科医生通过调整阀位置来调整切除设备内沿吸入路径的流速。图4示出了相关技术的手持件的简化剖视图。具体地说,图4示出了外壳400的限定接收器402的一部分。限定驱动轴408的马达406位于外壳400内。驱动轴延伸到接收器402中,并且联接到示例驱动叉。相关技术的手持件限定了从远侧端部上的接收器402到近侧端部上的管连接器412的吸入路径410。因此,通过切除设备(未示出)吸入的流体和组织碎片沿吸入路径410流动。吸入路径410包括联接到外部阀手柄416的阀构件414。在图3的布置中,阀构件414完全打开。在相关技术的机械切除过程期间,外科医生通过调整阀构件414的位置来调整沿吸入路径410的流速。当需要较高流速时,外科医生打开阀(如所示出),并且当需要较低流速时,外科医生旋转阀手柄416,并且因此借助于阀构件414在吸入路径410内形成收缩。
使用阀构件414控制吸入流速可能具有缺点。例如,为了降低或限制吸入流速而引入的收缩易被切除设备切除的组织堵塞。如果堵塞可以被清除,则外科医生可能需要花费许多秒来认识到吸入流已经停止,并且打开阀以清除堵塞。此外,一旦堵塞被清除,吸入流就可能会跳到比外科医生期望或预期的更高的流速。此外,吸入流的量与其跨度上的阀手柄416的位置不是直线线性关系。事实上,在阀手柄416行程的“中途”点,阀可以几乎完全关闭。阀手柄416的位置与吸入流速的非线性关系可能使外科医生难以达到或快速达到期望的流速。再此外,阀构件414会随时间被磨损——例如,阀构件414的边界处的边缘可能随时间被磨损——这会改变吸入流速对阀手柄416的位置的响应性。因此,与接近其使用寿命终点的手持件相比,“新的”相关技术手持件可能对阀手柄416的位置具有不同的响应性。此外,相关技术的手持件没有考虑与也执行消融的切除器械106一起使用。因此,如果相关技术的手持件与切除器械106(图1)一起使用,则阀构件414的位置在消融期间可能会不利地影响设备的操作。
回到图1。上文提到的问题至少部分通过手持件116和外科控制器102来解决,该外科控制器使用蠕动泵130通过切除器械106和手持件116来控制吸入流速,而不是吸入路径内的可控收缩。更具体地说,不管外科医生是实施机械切除还是消融,通过切除工具103的吸入流速都由蠕动泵的速度来控制。在这类情况下,手持件116省略了阀构件414(图4)。更具体地说,在各种示例中,外科控制器102通信地耦合到接口设备(被例示性地示出为位置接口设备118),并且直接基于外科医生与接口设备的交互来设置蠕动泵的速度。在各种示例中,外科控制器102并不实现吸入流速的闭环控制;相反,在各种示例中,吸入流速仅由外科医生与接口设备的交互来控制。说明书现在转向几个示例性接口设备。
图5A示出了示例手持件116。具体地说,图5A示出了手持件116包括外壳500。外壳500在远侧端部上限定了接受器502,切除器械106(图1)可伸缩到该接受器中。将切除器械106联接到接收器502中将外壳500内的马达的转子机械地联接到切除器械106的内管202(图2)。此外,将切除器械106联接到接收器502中将切除器械106的抽吸腔302(图3)流体地联接到吸入路径,该吸入路径通过外壳500限定,并且流体地联接到在手持件116的近侧端部上限定的管连接器504。在示例情况下,手持件116在接收器502与管连接器504之间的吸入路径中不包括阀。
手持件116还包括呈位置接口设备118的示例形式的接口设备。在使用中,外科控制器102(图1)读取位置接口设备118的位置,并且基于位置接口设备118的位置来控制或设置蠕动泵130(图1)的速度。例如,当外科医生朝向手持件116的远侧端部滑动位置接口设备118时,外科控制器102增大蠕动泵130的速度。并且相对地,当外科医生朝向手持件116的近侧端部滑动位置接口设备118时,外科控制器102减小蠕动泵130的速度。在机械切除的情况下,通过位置接口设备118的位置,蠕动泵的速度可以被设置在沿蠕动泵130的整个速度范围(例如10至400RPM)的任何点处。也就是说,蠕动泵130的速度由位置接口设备118的位置直接且排他地设置和控制。例如:当位置接口设备118处于其最远侧位置时,外科控制器102(图1)将蠕动泵130的速度设置在该范围的上限(例如400RPM)处;当位置接口设备118处于沿行进长度的中间位置时,外科控制器102将蠕动泵130的速度设置在速度范围的中间(例如约200RPM);并且当位置接口设备118处于沿行进长度的中间位置时,外科控制器102将蠕动泵130的速度设定在该速度范围的下限(例如10RPM)处。
在消融的情况下,几种具体实现是可能的。在一个示例中,消融可以以几种模式中的一种模式来实现,其中这些模式定义了在消融期间供应给有源电极的能量的量,并且蠕动泵的速度可以通过位置接口设备118的位置而被设置在沿整个速度范围(例如10至400RPM)的任何点处。例如,在“高”模式中,处于高范围内的能量可以被提供给有源电极,并且外科医生通过位置接口设备118的位置在整个速度范围(例如10至400RPM)内调节蠕动泵130的速度。在“中等”模式中,处于低于高范围的中等范围内的能量可以被提供给有源电极,并且外科医生再次通过位置接口设备118的位置在整个速度范围(例如10至400RPM)内调节蠕动泵130的速度。在“低”模式中,可以向有源电极提供处于低于中等范围和高范围的低范围内的能量,并且外科医生再次通过位置接口设备118的位置在整个速度范围(例如10至400RPM)内调节蠕动泵130的速度。当在示例模式中的任何模式下操作时,增大吸入流速都可能增加血浆不稳定性,因此增大伴随的凝固速率,并且相对地减小吸入流速可以减小血浆不稳定性,因此减小伴随的凝固速率。也就是说,不管模式如何,在消融期间调整吸入流速都不可能更快地移除流体或碎屑,尽管这也可能发生;相反,在消融期间调整吸入流速会扭曲或调整组织效果。在这些示例情况下,在蠕动泵130的整个速度范围内,蠕动泵130的速度直接且排他地由位置接口设备118的位置来设置和控制。
仍然考虑消融,在其他示例中,蠕动泵130的速度可以通过位置接口设备118的位置而被设置在一定速度范围内,其中该速度范围是基于消融的操作模式来预先确定的。例如,在示例性高模式中,蠕动泵130的速度可以被设置在第一预定速度范围(例如100至400RPM)内,在示例性中等模式中,蠕动泵130的速度可以被设置在第二预定速度范围(例如60至250RPM)内,并且在示例性低模式中,蠕动泵130的速度可以被设置在第三预定速度范围(例如10至100RPM)内。同样,在这里,当在示例模式中的任何模式下操作时,增大吸入流速都可能增加血浆不稳定性,因此增大伴随的凝固速率,并且反之亦然。因此,不管模式如何,在消融期间调整吸入流速都不可能更快地移除流体或碎屑,尽管这也可能发生;相反,在消融期间调整吸入流速会扭曲或调整组织效果。并且应注意,虽然本段的示例性预定速度范围重叠,但每个预定速度范围都小于蠕动泵的泵速的整个范围。
图5B示出了另一示例手持件116。具体地说,图5B示出了手持件116同样包括外壳500和接收器502。同样在示例情况下,手持件116在接收器502与管连接器504之间的吸入路径中不包括阀。手持件116还包括呈位置接口设备506的示例形式的接口设备。示例性位置接口设备506类似于阀手柄416(图4);然而,示例性位置接口设备506不耦合到内部阀门构件。相反,位置接口设备506的位置可以由外科控制器102(图1)读取。在使用中,外科控制器102读取位置接口设备506的位置,并且基于位置接口设备506的位置来控制或设置蠕动泵130(图1)的速度。例如,当外科医生朝向手持件116的远侧端部旋转示例性位置接口设备506时,外科控制器102增大蠕动泵130的速度。并且相对地,当外科医生朝向手持件116的近侧端部旋转示例性位置接口设备506时,外科控制器102减小蠕动泵130的速度。在机械切除和一些消融具体实现的情况下,蠕动泵的速度可以通过位置接口设备506的位置而被设置在沿蠕动泵130的整个速度范围的任何点处。在其他消融具体实现中,蠕动泵130的速度可以通过位置接口设备506的位置而被设置在一定速度范围内,其中如上文所讨论,该速度范围是基于消融的操作模式来预先确定的。
至此所讨论的各种接口设备是位置接口设备,因为设备的位置限定了蠕动泵130的速度,并且还向外科医生可视地指示泵速设置。说明书现在转向示例性非位置接口设备。
图5C示出了另一示例手持件116。具体地说,图5C示出了手持件116同样包括外壳500和接收器502。同样在示例情况下,图5C的手持件116在接收器502与管连接器504之间的吸入路径中不包括阀。手持件116还包括呈按钮集——例示性地为向上按钮508和向下按钮510——的示例形式的接口设备。按钮508和510中的每个按钮都可以是在每次致动之后弹回静止位置的瞬时开关或瞬时按钮。外科控制器102(图1)可以以任何合适的形式感测向上按钮508或向下按钮510的致动。在使用中,外科控制器102感测按钮508和510的致动,并且基于这些致动来控制或设置蠕动泵130(图1)的速度。例如,当外科医生将向上按钮508推动或致动时,外科控制器102增大蠕动泵130的速度。并且相对地,当外科医生将向下按钮510推动或致动时,外科控制器102减小蠕动泵130的速度。也就是说,蠕动泵130的速度直接且排他地通过呈非位置接口设备(被示出为按钮508和510)的形式的接口设备的致动来设置和控制。
在机械切除和一些消融具体实现的情况下,蠕动泵的速度可以通过按钮508和510的致动而被设置在沿蠕动泵130的整个速度范围的任何点处。在其他消融具体实现中,蠕动泵130的速度可以通过按钮508和510的致动而被设置在一定速度范围内,其中该速度范围是基于如上文所讨论的消融的所选操作模式来预先确定的。换句话说,在示例性情况下,蠕动泵130的速度直接且排他地通过非位置接口设备(被例示性地示出为按钮508和510)的致动来设置和控制。
图5D示出了另一示例手持件116。具体地说,图5D示出了手持件116同样包括外壳500和接收器502。同样在示例情况下,图5D的手持件116在接收器502与管连接器504之间的吸入路径中不包括阀。手持件116还包括呈瞬时摇臂开关512的示例形式的接口设备。具体地说,示例性瞬时摇臂开关512限定了没有布尔(Boolean)信号被断言的静止定向。然而,在瞬时摇臂开关512的远侧端部514上向下推动会产生向上致动,并且在瞬时摇臂开关512的近侧端部516上相对地向下推动会产生向下致动。瞬时摇臂开关512可以在每次致动之后弹回其静止位置。外科控制器102(图1)以任何合适的形式感测向上致动或向下致动。在使用中,外科控制器102感测瞬时摇臂开关512的致动,并且基于这些致动来设置蠕动泵130(图1)的速度。例如,当外科医生将瞬时摇臂开关512的远侧端部514推动或致动时,外科控制器102增大蠕动泵130的速度。并且相对地,当外科医生将瞬时摇臂开关512的近侧端部516推动或致动时,外科控制器102减小蠕动泵130的速度。在机械切除和一些消融具体实现的情况下,蠕动泵的速度可以通过瞬时摇臂开关512的致动而被设置在沿蠕动泵130的整个速度范围的任何点处。在其他消融具体实现中,蠕动泵130的速度可以通过瞬时摇臂开关512的致动而被设置在一定速度范围内,其中该速度范围是基于如上文所讨论的消融的所选操作模式来预先确定的。
针对图5A至图5D所讨论的接口设备仅仅是示例,并且许多变化是可能的。例如,接口设备可以是旋钮,该旋钮没有位置标记,并且围绕旋转轴线转动。在第一方向上转动旋钮可以使得蠕动泵的速度增大,而在与第一方向相反的第二方向上转动旋钮可以使得蠕动泵的速度减小。再此外,接口设备可以是固态部件,诸如具有平行于手持件116的纵向中心轴线的长尺寸的电容式触摸传感器。因此,外科医生可以沿触摸传感器从手持件116的近侧端部朝向手持件116的远侧端部滑动手指,以指示蠕动泵的速度应增大。并且相对地,外科医生可以沿触摸传感器从手持件116的远侧端部朝向手持件116的近侧端部滑动手指,以指示蠕动泵130的速度应减小。没有指示设置的位置标记的旋钮、电容式触摸传感器、布尔交互设备以及类似设备是如先前所定义的非位置接口设备的示例。
如上文所暗指,示例外科系统100可以根据外科医生的判断在机械切除与消融之间切换。以非位置接口设备的形式实现接口设备能够实现当接口设备是位置接口设备时可能不存在的额外特征。具体地说,考虑外科系统100用于机械切除,以及随后外科医生选择转变到消融的情形。在这类情形下,外科控制器102可以停止手持件116的马达(例如在预定旋转位置处——诸如在切割窗口关闭的情况下)。随后,外科控制器102可以向有源电极114提供电能。然而,因为非位置接口设备不具有直接指示蠕动泵130的速度的位置或定向,所以外科控制器102可以以几种不同的方式在新建立的消融中设置蠕动泵130的速度。在一种情况下,外科控制器102可以将速度设置为初始或默认速度。在其他情况下,外科控制器102可以将速度设置为与紧接在前的一次消融相同的速度。在进入消融时将速度设置为初始或默认速度以及/或者在进入消融时将速度设置为与前一次消融相同不应被视为自动或闭环速度控制。此后,外科控制器102可以响应于外科医生与接口设备的交互来调节蠕动泵130的速度。
现在考虑一种情形,其中外科系统100用于消融,以及随后外科医生选择转变到机械切除。在这类情形下,外科控制器102可以终止向有源电极114提供电能,以及随后驱动手持件116内的马达使得对组织进行机械切除。作为机械切除的部分,外科系统100还可以通过切除器械106的抽吸腔来吸入流体和组织碎片。然而,因为非位置接口设备不直接指示蠕动泵130的速度,所以外科控制器102可以以几种不同的方式在新建立的机械切除中设置蠕动泵130的速度。在一种情况下,外科控制器102可以将速度设置为初始或默认速度。在其他情况下,外科控制器102可以将速度设置为与紧接在前的一次机械切除相同的速度。此后,外科控制器102可以响应于外科医生与接口设备的交互来调节蠕动泵130的速度。
图6示出了示例性外科系统100的框图。具体地说,图6示出了电外科控制器600、蠕动泵控制器602和切除控制器604。在一些示例外科系统中,电外科控制器600、蠕动泵控制器602和切除控制器604是通信耦合的独立且不同的部件。然而,在示例性外科系统100中,电外科控制器600、蠕动泵控制器602和切除控制器604的功能由外科控制器102实现以及/或者包含在该外科控制器内。讨论的其余部分是基于具有组合功能的外科控制器102。
示例性外科控制器102包括处理设备606、电外科发生器608、泵马达驱动器610、蠕动泵130和蠕动马达624(被示出为单个元件)以及切除马达驱动器614。电外科发生器608通信地耦合到处理设备606。电外科发生器608限定了耦合到连接器142中的电引脚或端子618的有源端子616,以及耦合到连接器142中的返回引脚或端子622的返回端子620。尽管在图6中未示出,但消融连接器140(图1)被配置成机械和电气地耦合到连接器142,并且因此将有源电极114(图1)和返回电极(例如细长轴108)电气地耦合到电外科发生器608。处理设备606可以命令电外科发生器608向有源电极114提供电能,以产生电外科结果,诸如靠近有源电极114的组织的消融,或者与组织相关联的血液的凝固。连接器142中可以存在额外端子(例如用于额外有源电极),但没有示出这类额外端子,以免使附图进一步复杂化。
泵马达驱动器610通信地耦合到处理设备606。泵马达驱动器610也耦合到蠕动马达624和蠕动泵130。蠕动马达624可以采取多种形式,并且因此泵马达驱动器610可以采取多种形式。例如,蠕动马达624可以是交流(AC)马达,该交流马达具有耦合到蠕动泵130的驱动轴,并且因此泵马达驱动器610可以是变频AC马达驱动器。在其他情况下,蠕动马达624可以是耦合到蠕动泵130的直流(DC)马达,并且因此泵马达驱动器610可以是可变电压DC马达驱动器。再此外,蠕动马达624可以是耦合到蠕动泵130的步进马达,并且因此泵马达驱动器610可以是步进马达驱动器。可以使用其他蠕动马达624类型,并且因此可以使用其他泵马达驱动器610。不管蠕动马达624的精确类型,在示例系统中,处理设备606可以命令泵马达驱动器610以特定速度驱动蠕动泵130。更具体地说,在示例情况下,处理设备606基于在手持件116(图1)上和/或由该手持件限定的接口设备的位置和/或致动来设置和控制被提供给泵马达驱动器610的速度设定点,并且泵马达驱动器610进而以所选速度驱动蠕动马达624。
切除马达驱动器614通信地耦合到处理设备606。此外,切除马达驱动器614耦合到连接器126中被例示性地示出为马达端子626的一个或多个电引脚或马达端子。切除马达驱动器614可以耦合的额外马达端子的数量取决于在手持件116(图1)中实现的马达的类型。在手持件116中实现的马达可以采取多种形式,并且因此切除马达驱动器614可以采取多种形式。例如,在手持件116中实现的马达可以是AC马达,并且因此切除马达驱动器614可以是变频AC马达驱动器。在其他情况下,在手持件116中实现的马达可以是耦合的DC马达,并且因此切除马达驱动器614可以是变压DC马达驱动器。再此外,在手持件116中实现的马达可以是步进马达,并且因此切除马达驱动器614可以是步进马达驱动器。其他类型的马达可以在手持件116中实现,并且因此可以使用其他切除马达驱动器614。
不管在手持件116中实现的马达的精确类型,在示例系统中,处理设备606命令切除马达驱动器614驱动手持件116中的马达以使得对组织进行切除。在其他情况下,诸如当外科控制器102从机械切除转变到消融或凝固时,处理设备606命令切除马达驱动器614使在手持件116中实现的马达在旋转位置处停止,使得切除器械106(图1)的切割元件被部分或完全阻挡。例如,手持件116可以实现霍尔效应(Hall-effect)传感器,并且切除器械106可以在旋转元件上实现磁体,使得可以确定内管202(图2)相对于细长轴108的旋转位置。例如,2021年5月10日提交的名称为“Systems and Methods of Determining Orientationof Cutting Windows of a Mechanical Resection Instrument”的美国专利申请17/315,840讨论了用于确定切除器械的切割元件的旋转定向的几种布置,该专利申请以引用方式并入本文中,如同在下文完整再现那样。因此,处理设备606可以通信地耦合到手持件116内的传感器(例如霍尔效应传感器),并且使用该信息使内管202在适当的旋转定向处停止。在其他情况下,切除马达驱动器614实现充足的处理能力,使得处理设备606提供停止位置的指示,并且切除马达驱动器614驱动手持件116中的马达,并且使马达停止以实现所选停止位置。
仍然参考图6,在示例系统中,响应于外科医生与在手持件116(图1)上限定的接口设备的交互,控制或调节蠕动泵130的速度。因此,在示例情况下,外科控制器102(并且特别是处理设备606)通过连接器126从接口设备接收命令。图6示出了一个示例性电气布置,通过该电气布置,处理设备606可以接收或读取关于接口设备的信息。更具体地说,图6示出了示例电位计628,作为用于感测外科医生与接口设备的交互的机制。在示例情况下,电位计628设置在切除工具103(诸如手持件116)内,并且电位计628操作性地耦合到接口设备。考虑接口设备是图1的位置接口设备118(例如滑块)。在示例系统中,电位计628的第一连接或导线通过连接器126的引脚或端子耦合到外科控制器102内提供的电压源。电位计628的第二连接或导线通过连接器126的引脚或端子耦合到外科控制器102内的参考电压(例如接地或公共电压)。电位计628的电刷630通过连接器126的引脚或端子耦合到处理设备606。因此,在示例系统中,处理设备606读取指示示例位置接口设备118的位置的电压。使用电位计作为用于读取位置接口设备的位置的机制仅仅是一个示例。其他机制包括接近传感器、光学测量系统以及基于分组的消息系统,其中手持件116内的处理设备以某种形式进行位置测量,并且借助于基于分组的通信而将位置信息发送到处理设备606。下文更详细地讨论通信地耦合到非位置接口设备的示例。
示例性外科控制器102还限定了连接器154。尽管在图6中未示出,但踏板连接器152(图1)被配置成机械和电气地耦合到连接器154,并且因此将脚踏板设备144、146和/或148电气地耦合到处理设备606。处理设备606因此接收关于电外科发生器608的启用和停用的命令,并且同样接收关于切除马达驱动器614的启用和停用的命令。
图7示出了示例性外科系统的框图。具体地说,图7示出了示例性外科控制器102,该外科控制器具有许多与图6中相同的部件,并且因此不再介绍那些部件,以免不适当地延长讨论。然而,图7示出了示例系统,其中手持件116(图1)的接口设备实现了非位置接口设备(例如,如图5C或图5D中所示出)。更具体地说,非位置接口设备包括瞬时推动按钮,诸如向上按钮508(图5C)和向下按钮510(图5C);以及/或者瞬时摇臂开关,诸如瞬时摇臂开关512(图5D)。这些示例性非位置接口设备是布尔设备,因为外科医生与接口设备的交互形成了由处理设备606读取的布尔信号。然而,非位置接口设备也包括“模拟”设备(例如旋钮、滚轮),该模拟设备的隐含设定点从设备的位置或制造中并不明显。
图7示出了形成布尔信号的非位置接口设备,如瞬时开关700和702。具体地说,瞬时开关700限定了通过连接器126耦合到参考电压(例如接地或公共电压)的第一导线或连接,以及耦合到上拉电阻器704和处理设备606的第二导线或连接。类似地,瞬时开关702限定了通过连接器126耦合到参考电压的第一导线或连接,以及耦合到上拉电阻器706和处理设备606的第二导线或连接。由此可见,在该示例中,处理设备606可以读取指示瞬时开关700和702的位置的布尔信号。以瞬时开关700为代表,在静止或非断言状态下,瞬时开关700断开或不导通,并且因此由处理设备606感测到的电压将为高。然而,当瞬时开关700被按压或断言时,上拉电阻器704的第二导线接地,并且因此处理设备606感测到低电压(例如由处理设备606感测到的布尔信号被断言为低)。图7的布置仅仅是示例,并且用于电气耦合示例瞬时开关700和702的其他布置是可能的,包括由处理设备606感测到的信号被断言为高的布置,以及由手持件内的处理设备感测瞬时开关700和702的状态并且使用基于分组的消息进行通信的布置。再此外,电瞬时开关700和702可以用光学系统代替,其中致动改变了通过孔传播的光的状态。
处理设备606可以采取任何合适的形式。在一些情况下,处理设备606可以是专用集成电路(ASIC),其被设计成读取各种输入,并且控制电外科发生器608、泵马达驱动器610和/或切除马达驱动器614。在其他情况下,处理设备606可以是处理器类型的设备,诸如具有控制软件的微控制器、具有控制软件的精简指令集计算机(RISC)、数字信号处理器(DSP)以及/或者具有控制软件的处理器,控制软件在每种情况下被设计且被构造成读取各种输入,并且控制电外科发生器608、泵马达驱动器610和/或切除马达驱动器614。除了上述内容以外或代替上述内容,处理设备606可以实现可编程逻辑设备(PLD)或现场可编程门阵列(FPGA),该可编程逻辑设备或现场可编程门阵列被配置成读取各种输入,并且控制电外科发生器608、泵马达驱动器610和/或切除马达驱动器614。再此外,处理设备606可以是或包括单独的电路部件,该电路部件被设计且被构造成读取各种输入,并且控制电外科发生器608、泵马达驱动器610和/或切除马达驱动器614。
说明书现在转向根据各种示例的各种操作技术。同时参考图1和图6,首先考虑手术系统100正用于组织机械切除。在这类情况下,外科系统100被设计且被构造成驱动手持件116内的马达,以使得通过切除器械106来切除组织,该驱动是借助于外科控制器102的切除马达驱动器614。在切除组织时,示例性外科系统100通过切除器械106的抽吸腔吸入流体和组织碎片。也就是说,外科系统100借助于泵马达驱动器610驱动蠕动泵130,以使得吸入流体和组织碎片。在这种切除和吸入期间,外科系统100响应于外科医生与接口设备(诸如位置接口设备或非位置接口设备)的交互来调节蠕动泵130的速度。换句话说,在示例情况下,蠕动泵130的速度直接且排他地通过与接口设备的交互来设置和控制。
例如,手术系统100(并且特别是示例性外科控制器102的处理设备606)可以读取位置接口设备118,并且该读取产生指示位置的数据。基于指示位置的数据,处理设备606通过与泵马达驱动器610通信来设置蠕动泵130的速度。在组织切除和一些消融具体实现的情况下,蠕动泵130的速度可以设置在一定速度范围内,诸如整个操作速度范围(例如10RPM至400RPM)。作为另一示例,外科系统100(并且特别是外科控制器102的处理设备606)可以接收呈非位置接口设备形式的接口设备的致动指示以及/或者与瞬时摇臂开关512的交互,该非位置接口设备诸如向上按钮(例如瞬时开关700)、向下按钮(例如瞬时开关702)。同样,在组织切除和一些消融具体实现的情况下,蠕动泵130的速度可以通过非位置接口设备而被设置在一定速度范围内,诸如整个操作速度范围(例如10RPM至400RPM)。例如,在向上按钮致动的情况下,处理设备606通过与泵马达驱动器610通信来增大蠕动泵130的速度,并且相对地,在向下按钮致动的情况下,处理设备606通过与泵马达驱动器610通信来减小蠕动泵130的速度。
现在考虑使用有源电极114将外科系统100用于消融和/或凝固。在这类情况下,外科系统100被设计且被构造成布置切除器械106,使得切割窗口112被部分或完全阻挡。具体地说,处理设备606可以命令切除马达驱动器614使内管停止于特定旋转定向。一旦切除器械106被机械地布置,则外科系统100(并且特别是外科控制器102的处理设备606)命令电外科发生器608向有源电极114提供电能,其中电能使得组织消融和/或凝固。在施加电能期间,外科系统100被设计且被构造成借助于蠕动泵130通过切除器械106的抽吸腔抽取流体和组织碎片。在一些情况下,流体和/或组织的至少一部分通过有源电极114的孔204(图2)进行抽取。
在示例消融中,外科系统100可以实现各种操作模式。例如,外科医生可以借助于按钮120与处理设备606交互以设置操作模式(例如高、中等或低)。在其他示例中,外科医生可以借助于接口设备145与处理设备606交互以选择操作模式。例如,通过与呈触摸屏形式的接口设备145进行交互,外科医生将消融的所选操作模式传送到处理设备606。在又另外的示例中,通过与脚踏板组件104进行交互,外科医生将消融的所选操作模式传送到处理设备606。
消融的操作模式可能与消融的积极性相关。在示例“高”模式中,可以向有源电极提供较高能量。示例性高模式可用于组织的大量移除,诸如快速清理区域(例如在前交叉韧带(ACL)置换期间的切口成形术)。在一些情况下,在高模式内,接口设备可用于在蠕动泵的整个速度范围内调节蠕动泵的速度。在其他情况下,示例性高模式还可以包括高预定速度范围(例如100至400RPM),蠕动泵130在高模式期间在该速度范围内操作。在这类情况下,在高模式期间,接口设备可用于在由高模式限定的速度范围内调节蠕动泵130的速度。
相对地,在示例“低”模式中,可以向有源电极提供低于高模式和中等模式两者的较低能量。示例性低模式可用于组织的精细雕刻。在一些情况下,在低模式内,接口设备可用于在蠕动泵的整个速度范围内调节蠕动泵的速度。在其他情况下,示例性低模式还可以包括低预定速度范围(例如10至100RPM),蠕动泵130在低模式期间在该速度范围内操作。在这类情况下,在低模式期间,接口设备可用于在由低模式限定的速度范围内调节蠕动泵130的速度。
在高模式与低模式的中间,示例系统可以实现“中等”模式。在中等模式中,可以向有源电极提供中等能量,中等模式中的能量介于高模式与中等模式的能量之间。在一些情况下,在中等模式内,接口设备可用于在蠕动泵的整个速度范围内调节蠕动泵的速度。在其他情况下,示例性中等模式还可以包括低预定速度范围(例如60至250RPM),蠕动泵130在中等模式期间在该速度范围内操作。在这类情况下,在中等模式期间,接口设备可用于在由中等模式限定的速度范围内调节蠕动泵130的速度。
在消融模式也实现预定义速度范围的情况下,以下内容以表格形式使信息相关联。
表1
因此,在示例系统中,外科控制器102的处理设备606接收从多种操作模式中选择的操作模式的指示。在其中每种操作模式包括预定义泵速范围的示例系统中,模式选择定义并实现了预定泵速范围,每个泵速范围小于蠕动泵的整个泵速范围。另外,在这些示例中,手术系统100(并且特别是外科控制器102的处理设备606)被设计且被构造成响应于外科医生与接口设备的交互而在由操作模式限定的泵速范围内调节蠕动泵130的速度。
考虑到每种操作模式包括预定义泵速范围的情况,外科系统100(并且特别是外科控制器102的处理设备606)可以读取位置接口设备118,并且该读取产生指示位置的数据。基于指示位置的数据,外科控制器102的处理设备606将蠕动泵130的速度设置在由操作模式限定的范围内。作为另一示例,外科系统100(并且特别是外科控制器102的处理设备606)可以接收呈非位置接口设备形式的接口设备的致动指示以及/或者与瞬时摇臂开关512的交互,该非位置接口设备诸如向上按钮(例如瞬时开关700)、向下按钮(例如瞬时开关702)。在向上按钮致动的情况下,处理设备606通过与泵马达驱动器610通信,在由操作模式限定的范围内增大蠕动泵130的速度。相对地,在向下按钮致动的情况下,处理设备606通过与泵马达驱动器610通信,在由操作模式限定的范围内减小蠕动泵130的速度。
示例外科系统100根据外科医生的判断在机械切除与消融之间切换。以非位置接口设备的形式实现接口设备能够实现额外特征。具体地说,考虑外科系统100用于机械切除,以及随后外科医生选择转变到消融的情形。在这类情形下,外科控制器102的处理设备606可以使手持件116的马达在旋转位置处停止,使得切割窗口112至少部分地被阻挡。随后,外科控制器102的处理设备606可以命令电外科发生器608向有源电极114提供电能。然而,因为非位置接口设备不直接指示蠕动泵130的速度,所以外科控制器102的处理设备606可以以几种不同的方式在新建立的消融中设置蠕动泵130的速度。在一种情况下,外科控制器102的处理设备606可以将速度设定为初始或默认速度(例如在所选操作模式的速度范围的中间)。在其他情况下,外科控制器102的处理设备606可以将速度设置为与前一次消融(例如紧接在前的一次消融)相同的速度。此后,外科控制器102的处理设备606可以响应于外科医生与接口设备的交互来调节蠕动泵130的速度。
现在考虑一种情形,其中外科系统100用于消融和/或凝固,以及随后外科医生选择转变到机械切除。在这类情形下,外科控制器102的处理设备606可以命令电外科发生器608终止向有源电极114提供电能,以及随后外科控制器102的处理设备606可以命令切除马达驱动器614驱动手持件116内的马达,并且进一步命令泵马达驱动器610驱动蠕动泵130通过切除器械106的抽吸腔来吸入流体和组织碎片。然而,因为非位置接口设备不直接指示蠕动泵130的速度,所以外科控制器102的处理设备606可以以几种不同的方式在新建立的机械切除中设置蠕动泵130的速度。在一种情况下,外科控制器102的处理设备606可以将速度设定为初始或默认速度(例如在蠕动泵130的整个速度范围的中间)。在其他情况下,外科控制器102的处理设备606可以将速度设置为与前一次机械切除(例如紧接在前的一次机械切除)相同的速度。此后,外科控制器102的处理设备606可以响应于外科医生与接口设备的交互来调节蠕动泵130的速度。
暂时回到图1。至此提供的各种示例是基于切除工具103,该切除工具包括被设计且被构造成实现转动切除器械106的内管的马达的手持件116,并且其中切除器械106还包括可借以执行消融和/或凝固的有源电极114。在示例系统中,不管系统是执行机械切除还是消融/凝固,流体和组织碎片的吸入流速都由在手持件116上并且由该手持件限定的接口设备(诸如位置接口设备118)来设置和直接控制。示例性手持件116也可以与仅执行机械切除的切除器械一起使用,并且在那些情形下,吸入流速也可以由接口设备控制。相对地,外科系统100不需要在所有情况下都实现机械切除,并且可以仅实现消融/凝固。
图8示出了另一示例外科系统100。具体地说,外科系统100包括外科控制器102、切除工具103和脚踏板组件104。然而,在此情况下,切除工具103执行消融和/或凝固,并且切除工具103不执行并且不能执行机械切除。更具体地说,切除工具103包括限定远侧端部110的细长轴800。切除工具103还在细长轴800的近侧端部限定手柄802,手柄802是外科医生在外科手术期间抓握切除工具103的地方。切除工具103还包括容纳一根或多根电导线(未具体示出)并且终止于消融连接器140的柔性多芯电缆138。借助于多芯电缆138,外科控制器102可以向有源电极114提供电能,以用于基于电的消融和/或凝固。此外,多芯电缆138可以为电路提供电返回路径(例如细长轴800可以用作基于电的手术的返回电极)。尽管在图8的视图中不可见,但细长轴800限定了流体地联接到柔性管状构件128的内部流体导管或抽吸腔。如前文,管状构件128联接到蠕动泵130。
示例性切除工具103还限定了接口设备,该接口设备被例示性地示出为在手柄802的外表面上限定的位置接口设备804。在使用期间,并且如上文所讨论,外科医生可以使用示例性位置接口设备804来设置或选择通过切除工具103的抽吸腔(例如通过细长轴800的内径)的吸入流速。示例性切除工具103还在上表面上限定了额外按钮,诸如按钮806。外科医生可以与按钮806交互,以设置或选择各种操作参数(诸如,如上文所讨论的消融的操作模式),或者在消融模式与非消融凝固模式之间进行切换。
在示例系统中,外科控制器102使用蠕动泵130控制通过切除工具103的吸入流速。更具体地说,通过切除工具103的吸入流速由蠕动泵130的速度控制,并且示例性切除工具103在吸入路径内不包括阀构件。再更具体地说,在各种示例中,外科控制器102通信地耦合到接口设备(被例示性地示出为位置接口设备804),并且直接基于外科医生与接口设备的交互来设置蠕动泵的速度。在更进一步的情况下,可以省略位置接口设备804,并且按钮806因此可以用作非位置接口设备,以直接控制或设置蠕动泵130的速度。
在使用中,外科控制器102(图1)读取位置接口设备804的位置,并且基于位置接口设备804的位置来控制或设置蠕动泵130的速度。例如,当外科医生朝向手柄802的远侧端部滑动位置接口设备118时,外科控制器102增大蠕动泵130的速度。并且相对地,当外科医生朝向手柄802的近侧端部滑动位置接口设备804时,外科控制器102减小蠕动泵130的速度。由示例性位置接口设备804控制的速度范围可以是蠕动泵130的整个速度范围,或者可以在与所选操作模式相关联的预定义速度范围内,所有这些都如上文所讨论。虽然示例性位置接口设备804被例示性地示出为滑块,但位置接口设备可以采取如上文所讨论的任何合适的形式(例如类似于如图5B中的阀手柄,但不与内部阀构件相关联)。
在按钮806用作非位置接口设备(并且没有实现位置接口设备804)的示例中,按钮806可以定义向上按钮808和向下按钮810。按钮808和810中的每个按钮都可以是在每次致动之后弹回静止位置的瞬时开关或瞬时按钮。外科控制器102可以以任何合适的形式感测向上按钮808或向下按钮810的致动。在使用中,外科控制器102感测按钮808和810的致动,并且基于这些致动来控制或设置蠕动泵130(图1)的速度。例如,当外科医生将向上按钮508推动或致动时,外科控制器102增大蠕动泵130的速度。并且相对地,当外科医生将向下按钮510推动或致动时,外科控制器102减小蠕动泵130的速度。也就是说,蠕动泵130的速度直接且排他地通过呈非位置接口设备(被示出为按钮808和810)的形式的接口设备的致动来设置和控制。例如,当外科医生推动向上按钮808时,外科控制器102增大蠕动泵130的速度。并且相对地,当外科医生推动向下按钮810时,外科控制器102减小蠕动泵130的速度。由示例性非位置接口设备控制的速度范围可以是蠕动泵130的整个速度范围,或者可以在与所选操作模式相关联的预定义速度范围内,所有这些都如上文所讨论。尽管示例性非位置接口设备被示出为按钮808和810,但可以使用任何合适的非位置接口设备(例如,如图5D中的摇臂开关)。
针对图8所讨论的接口设备仅仅是示例,并且许多变化是可能的。例如,接口设备可以是旋钮,该旋钮没有位置标记,并且围绕旋转轴线转动。在第一方向上转动旋钮可以使得蠕动泵的速度增大,而在与第一方向相反的第二方向上转动旋钮可以使得蠕动泵的速度减小。再此外,接口设备可以是固态部件,诸如具有平行于手柄802的纵向中心轴线的长尺寸的电容式触摸传感器。因此,外科医生可以沿触摸传感器从手柄802的近侧端部朝向远侧端部110滑动手指,以指示蠕动泵的速度应增大。并且相对地,外科医生可以沿触摸传感器从手柄802的远侧端部朝向近侧端部滑动手指,以指示蠕动泵130的速度应减小。没有指示设置的位置标记的旋钮、电容式触摸传感器、布尔交互设备以及类似设备是如先前所定义的非位置接口设备的示例。
回到图6。在图6中,电位计628被示出为示例接口,处理设备606可以使用该接口来传送和读取位置信息。此外,示例电位计628被示出为电气地耦合到连接器126。然而,在实现图8的切除工具103的情况下,接口设备可以借助于与电外科发生器608相关联的连接器142而不是连接器126通信地耦合到处理设备606。在更进一步的情况下,切除工具103可以具有耦合到外科控制器102的独立且不同的电缆——一个电缆和连接器耦合到连接器142,并且另一电缆和连接器耦合到连接器126。
图9示出了示例处理设备606的框图。具体地说,处理设备606可以连接(例如联网)到局域网(LAN)、内联网和/或外联网(例如外科控制器102所定位的设备推车网络)中的其他计算机系统,或者在某些时候连接到互联网(例如当不在外科手术中使用时)。处理设备606可以是能够执行指定待采取的动作的指令集(顺序或其他)的一组计算机中的单个计算机。此外,虽然仅示出了单个处理设备606,但该术语还应当被理解为包括单独或联合执行指令集(或多个指令集)以执行本文中讨论的方法中的任何一种或多种方法的系统的任何集合。处理设备606包括处理器902、主存储器904(例如只读存储器(ROM)、闪存、动态随机存取存储器(DRAM),诸如同步DRAM(SDRAM))、静态存储器906(例如闪存、静态随机存取存储器(SRAM))和数据存储设备908,它们经由总线910彼此通信。
处理器902表示一个或多个通用处理器,诸如微处理器、中央处理单元等。更具体地说,处理器902可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器,或者实现其他指令集的处理器或者实现指令集组合的处理器。处理器902也可以是一个或多个专用处理设备,诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器等。处理器902被配置成执行用于执行本文中讨论的操作和步骤中的任一者的指令。一旦用特定指令编程,处理器902以及因此整个处理设备606就变为呈外科控制器102形式的专用设备的成员。
处理设备606还可以包括网络接口912,以用于与任何合适的网络(例如设备推车网络)通信。处理设备606还可以包括呈视频显示器914的示例形式的接口设备145(图1)、一个或多个输入设备916(例如键盘、鼠标、用于读取布尔值的数字输入、用于读取模拟值的模拟输入)以及一个或多个扬声器918。在一个示例中,视频显示器914和输入设备916可以组合成单个部件或设备(例如实现接口设备145的LCD触摸屏)。
数据存储设备908可以包括计算机可读存储介质920,该计算机可读存储介质上存储有体现本文中描述的方法或功能中的任何一者或多者的指令922。指令922在其执行期间也可以完全或至少部分地驻留在主存储器904内和/或处理器902内。由此,主存储器904和处理器902也构成计算机可读介质。在某些情况下,指令922还可以经由网络接口912通过网络进行发射或接收。
虽然计算机可读存储介质920在例示性示例中被示出为单个介质,但术语“计算机可读存储介质”应被理解为包括存储一个或多个指令集的单个介质或多个介质(例如集中式或分布式数据库以及/或者相关联的高速缓存和服务器)。术语“计算机可读存储介质”还应被视为包括能够存储、编码或携带一组指令以供机器执行并且使机器执行本公开的方法中的任何一个或多个的任何介质。因此,术语“计算机可读存储介质”应被视为包括但不限于固态存储器、光学介质和磁介质。
以上讨论旨在说明本发明的原理和各种实施例。一旦完全理解上述公开内容,许多变化和修改对于本领域技术人员来说将变得显而易见。旨在将以下权利要求书解释为包括所有这样的变化和修改。
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