手术切割钻针中的实时钻针颤动补偿

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2021年3月1日提交的美国临时专利申请No.63/155,142的优先权和所有权益，该申请的全部内容被通过引用结合到本文中。

背景技术

手术钻针(bur)通常以5000转/分以上的速度运转。在这种速度下，必须将组织与手术钻针之间的接触处的振动降至最低。钻针本身通常被设计成使这种振动最小化，然而，还需要手术钻针系统的其他方面来进一步抵消这种振动。本公开的目的是讨论可通过手术钻针系统实时抵消振动的方法。

发明内容

在一个方面，一种手术控制台系统被配置成向包括可旋转钻针的手术器械提供驱动信号。手术控制台系统可包括处理器和存储器。存储器可存储可由处理器执行的指令，以向手术器械提供第一驱动信号，从而使钻针以期望速度旋转并且基于驱动信号确定由手术器械汲取的电流。存储器可进一步存储指令以基于电流识别颤动事件，以及基于识别出的颤动事件向手术器械提供第二驱动信号。在该方面的一个实施方式中，提供给手术器械的第二驱动信号可以交替的速度旋转钻针。在该方面的另一实施方式中，用以识别颤动事件的指令被进一步定义为分析电流以生成谐振特征。

在另一方面，一种能够以至少5,000RPM的速度旋转手术钻针的手术钻针系统。手术钻针系统可以包括手持式手术器械和与手持式手术器械通信的控制台。手持式手术器械可包括主体、设置在主体中的马达以及被联接到马达并被配置成相对于主体旋转的手术钻针。控制台可被配置成向马达提供第一驱动信号。控制台可包括处理器和存储器。存储器可存储可由处理器执行的指令，以将驱动信号提供给手持式手术器械，从而使手术钻针以期望速度旋转，以及基于驱动信号确定由手持式手术器械汲取的电流。存储器可进一步存储指令以基于电流识别颤动事件，以及基于识别出的颤动事件向手持式手术器械提供第二驱动信号。在该方面的一个实施方式中，提供给手术器械的第二驱动信号可以使钻针以备选(alternate)速度旋转。在该方面的另一实施方式中，用以识别颤动事件的指令被进一步定义为分析电流以生成谐振特征。

上述任何方面都可被全部或部分地组合。上述方面的任何特征都可被全部或部分地组合。用于任一方面的上述实施方式中的任一个都可以与任一其他方面相组合。无论是针对相同方面还是不同方面，上述实施方式中的任一个都可与任一其他实施方式相组合。

附图说明

本公开的优点将很容易被理解，因为当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述可以更好地理解本公开的优点。

图1为手持式手术器械的透视图，该器械包括被联接到鼻管组件的毂。

图2A是表示手持式手术器械的操作过程的流程图。

图2B是表示手持式手术器械的速度控制过程的流程图。

图2C是表示手持式手术器械的电流传感器过程的流程图。

图2D是表示手持式手术器械的颤动算法过程的流程图。

图3是基于控制台的手术钻针系统的部分分解图，该系统包括控制台系统、多个手术器械和多个输入装置。

具体实施方式

现在参考附图，公开了一种手术控制台系统132和一种具有用于手术器械10的操作控制系统的手术钻针系统120。特别地，操作控制机构的实施例可以适用于与器械的广泛选择一起使用，这些器械例如为手术钻头、锯和类似装置。

作为一个示例，手术器械10可包括一种特殊钻头，例如由美国密歇根州的卡拉马祖市的Stryker Instruments以品牌名为CORE UNIVERSAL SERIES销售的钻头。手术器械10的其他示例可包括：大功率锥形钻头，例如由Stryker Instruments以品牌名为CORE SUMEXDRILL销售的钻头；模块化的机头，例如由Stryker Instruments以品牌名为COREUNIVERSAL DRIVER销售的机头；高速握笔式(penci-grip)钻头，例如由Stryker以品牌名为CORE MICRO DRILL销售的钻头；风钻，例如由Stryker以品牌名为MAESTRO DRILL销售的风钻；用于术中手术的钻头，例如由Stryker以品牌名为ARIA MRIDRILL SYSTEM销售的钻头；用于口腔手术的钻头，例如由Stryker以品牌名为CORE IMPACTION DRILL销售的钻头；用于耳鼻喉科手术的钻头，例如由Stryker以品牌名为SABER DRILL销售的钻头；微型吸绞器，例如以品牌名为ESSX MICRODEBRIDER销售的微型吸绞器。同样考虑到由Stryker或任何制造商销售的其他手持式手术器械。

此外，应理解的是，本公开并不特定于与器械10一起使用的一类手术钻针。手术钻针的示例可包括用于小骨手术的各种钻针，例如由Stryker以品牌名为M型工具钻针、AM型工具钻针、ELITE钻针、ZYPHR钻针、MIS钻针和TPS钻针销售的钻针。同样考虑到由Stryker或任何制造商销售的其他手术钻针。

现在参考图1，用于与下文所述的控制器70一起使用的适用的手持式手术器械的一个非限制性示例通常以10表示。应当理解，控制器70可以与其他类型的手术器械一起使用，且不一定局限于高速手术钻头，例如每分钟旋转5000转(5k RPM)的高速手术钻头。作为一个非限制性示例，高速手术钻头以至少5k、10k、15k、20k、25k或30k RPM的速度运转，并且速度可高达50k、60k、70k、80k、90k或100k RPM。

图1描绘了手持式手术器械10的透视图，其被图示为高速钻头10A。手持式手术器械10可以包括机头主体24、被设置在机头主体24中的马达12、毂14和鼻管组件16。毂14被联接到机头主体24并且以扭矩转换关系与马达12接合。毂14被进一步联接到鼻管组件16。鼻管组件16包括鼻管17、被操作性地联接到马达12的驱动轴(未示出)以及被联接到驱动轴的手术钻针18。马达12被配置成通过毂14向鼻管组件16提供扭矩。具体地，马达12通过毂14将扭矩传递到鼻管组件16的驱动轴，该驱动轴旋转被设置在鼻管组件16的远端21处的手术钻针18。马达12被配置成通过毂14和鼻管组件16将扭矩传递到手术钻针18。在一些配置中，马达12可被配置成以大于50k RPM的速度旋转手术钻针18。从马达12到手术钻针18的高速扭矩传递使手术钻针18能够准确且有效地去除组织，例如从患者的鼻腔去除组织。鼻管组件16还可以适用于脊柱、神经和内窥镜应用。在于2015年11月17日发布的美国专利No.9,186,156中更为详细地描述了上述示例性驱动轴，该美国专利被通过引用全部结合到本文中。作为替代，手持式手术器械也可以是剃须刀或麻花钻。

毂14可以包括各种不同的配置。毂14可以是直的、成角度的或弯曲的，这取决于操作者的使用和/或偏好。例如，在弯曲构造中，毂14可以限定与毂14的水平轴线60成二十度远离的无缝曲线，或者毂14可以沿着水平轴线60限定直线长度。另外，鼻管组件16也可以是弯曲的或直的，这取决于鼻管组件16的应用。更具体地，鼻管17可以是弯曲的或直的。例如，鼻管组件16可以在鼻管组件16的近端22处包括弯曲部，或者可以在其远端21处包括弯曲部。鼻管组件16的经鼻应用可以使用远端21处的弯曲部，鼻管组件16的脊柱应用可以使用鼻管组件16的近端22处的弯曲部。衬套(未示出)使驱动轴在鼻管17的管腔内对准，使得驱动轴不接触鼻管17的内表面。当马达12通过驱动轴传递扭矩时，这使驱动轴能够独立于鼻管17旋转。

如上所述，毂14附接到马达12。毂14可以包括有助于将毂14对准并锁定到手术器械10的马达12的特征。例如，毂14可以包括视觉指示器，例如对应于马达12上的点(未示出)的另一个点(未示出)，使得点之间的对准允许毂14联接到马达12。此外，毂14可以在毂14的近端22处包括防旋转销(未示出)，以允许毂14与马达12之间的特定方位。外部c形夹(未示出)以及O形环(未示出)可以进一步帮助在毂14与马达12之间建立牢固的连接，使得马达12通过毂14将扭矩传递到鼻管组件16。毂14还可以包括滚花部分(未示出)。滚花部分对应于毂14上的一位置，操作者可以将手指放置在该位置上以保持手术器械10。

在手术器械10的运转过程中，正旋转的手术钻针18接触组织表面以去除材料。通过正旋转的手术钻针18进行的材料去除会在手术钻针中引起振动，该振动的频率可以与手术钻针18的旋转速度成比例，并且在一些情况下，与手术钻针18的一个或多个参数(例如手术钻针18上的切割表面(凹槽)的数量)成比例。当操作手持式手术器械10时，手术钻针18的振动频率可能在组织表面上产生共振，这会导致“颤动”。钻针颤动可被描述为钻针头在正被切割的组织表面上的往复振动。可以通过修改手持式手术器械10的操作参数来防止手术钻针18的共振，以减少颤动。例如，改变参数(例如手术钻针18的旋转速度、手术钻针18的固有频率和手术钻针18在组织表面上的压力)可以减少、弱化或以其他方式消除颤动。在操作过程中，手术钻针18的固有频率不能被容易地就地改变，并且手术钻针18在组织表面上的压力虽然是可由用户控制的，但由于组织的性质，它可能具有非常小范围的可接受性。下面将更为详细地解释用于通过控制手术钻针18的旋转速度来检测和减少颤动的系统和方法。

颤动引起的共振可能导致手术钻针18以周期性的方式挠曲。随着手术钻针18挠曲，手术钻针18与组织之间的接触压力可以以同样周期性的方式波动。压力的这种波动可能导致手术钻针18的凹槽不均匀地且周期性地去除组织。换句话说，每个凹槽可以去除与前一凹槽或后一凹槽不同量的组织。因为每个凹槽所去除的组织的量是波动的，因此每个凹槽切割组织所需的功率成相应的关系波动，并且因此，旋转手术钻针18所需的扭矩波动。随着手术钻针18上的扭矩改变，马达12所需的功率以相同的方式波动，这与马达12所汲取的电流有关。控制器70可以测量或以其他方式确定手持式手术器械10的马达12关于时间所汲取的电流以及其他电气特性，以便近似马达12产生的瞬时或近乎瞬时的转矩。如本文所用，电气流动或电流通常是指电荷的流动，并且可被以安培或“安”为单位来测量。

控制器70被配置成在操作期间测量手持式手术器械10所汲取的电流。测量电流与手持式手术器械10的运行状态以及在组织与手术钻针18之间的接触点处的特性有关。在感测到手持式手术器械10所汲取的电流之后，控制器70进一步被配置成基于测量电流或其他电气参数(例如电压或功率)来识别颤动事件。颤动事件可能是在组织去除过程中的组织-钻针接触部或其他不均匀部(例如较硬组织的局部区域)处发生的不希望的振动的结果。如果控制器70识别出颤动事件，或者确定存在颤动事件，则控制器70可以基于识别出的颤动事件向手术器械10提供第二驱动信号，第二驱动信号在至少一个特性方面与第一驱动信号不同。例如，控制器70可以分析电流以检测和识别颤动事件，并且基于识别出的颤动事件来调整手术钻针18的旋转速度。随后，控制器70可以对马达12汲取的电流执行进一步的分析，以确定在调整之后是否仍然存在颤动事件或者检测到新的颤动事件，并且一旦不再检测到颤动事件就恢复正常操作。

现在参考图2A-D中的示意图，图2A描绘了手持式手术器械10的示例性操作过程80，图2B描绘了速度控制过程82，图2C描绘了电流传感器过程84，并且图2D描绘了高电平下的颤动算法过程86。图2A所示的操作过程始于对图2B所示的速度控制过程82的调用。最初由用户输入90控制的速度控制过程82通过检测用户输入90的致动电平开始。控制器70接收与致动电平相对应的用户输入信号，并且随后将在用户输入90处检测到的用户输入信号转换为手术钻针18的与致动电平相对应的期望旋转速度。第一驱动信号被提供给手术器械10以使手术钻针18或其他手术工具以期望速度旋转，并且速度控制过程结束。

如上所述的操作过程80通过调整手术钻针18的速度来补偿手术钻针18的意外移动。调整手术钻针18的速度可以包括速度的增大、速度的降低、增大和降低的组合(即脉冲旋转速度)，或者驱动信号的可比较的变化以结束该颤动事件。由颤动引起的手术钻针18的意外运动可能导致手持式手术器械10的刮削、跳跃、停顿或任何数量的其他不希望的运动。

在速度控制过程82完成并且系统返回操作过程80之后，包括继续操作步骤，以说明在手持式手术器械10处于使用中的同时，这些过程82、84、86以大致连续的方式发生。现在转到图2C，在持续操作一段时间之后调用电流传感器过程84。首先，电流传感器的指令84A用于基于驱动信号来确定正由手术器械10的马达12汲取的电流。电流可以直接通过电流感测元件(例如，分流电阻器)来确定。可以使用单独的分流电阻器来确定马达12的各相中的电流。例如，在三相马达的情况下，可以使用三个分流电阻器。基于所确定的电流，可以计算三个电流矢量，其对应于驱动信号和时域电流。可以设想到其他电流感测元件。

在确定电流传感器的指令84A中的电流之后，可以在指令84B中计算三相控制信号的通量矢量。这里，三个电流矢量被用作克拉克(Clark)变换的输入，每个电流矢量都对应于马达12的一个相的相电流。Clark变换将三个电流矢量转换成包括两个正交矢量的通量矢量，这两个矢量产生相同的净矢量。

同样，根据指令84B计算的通量矢量可被用作指令84C的输入，指令84C执行派克(Park)变换。Park变换将通量矢量转换到旋转参考系中，以将电流隔离成时域中的单个量。这里，时间电流是标量值，该标量值对应于马达12在使用期间所汲取的总电流。

接下来，控制器70分析感测电流，以识别是否可能正在发生颤动事件。在指令84D中，时域电流被在频域电流中分析以产生谐振特征。更具体地，对时域电流执行傅立叶(Fourier)变换以生成谐振特征，该谐振特征可被进一步分析以识别颤动事件。在一些实施方式中，可以对时域电流执行快速Fourier变换以生成谐振特征。该谐振特征表示由马达12汲取的电流的一个或多个单独的频率分量。换句话说，确定电流中的波动频率，并确定每个频率下的波动幅度。

一旦已经产生了电流的谐振特征，该谐振特征就可被用于识别指令84E中的颤动事件。这里，谐振特征可以与指示颤动事件的颤动特征进行比较。在一个实例中，可以分析谐振特征以确定在特定频率(例如，10kHz)下是否存在谐振峰值。谐振峰值的振幅可以与非谐振峰值的幅度进行比较，并且高于峰值阈值的振幅可被识别为颤动事件。作为替代，基于钻针的期望旋转速度，如果谐振特征是钻针的期望速度的n阶(例如，2阶、3阶、5阶等)谐振，则可以识别颤动事件。例如，如果具有十个凹槽的手术钻针18以60k RPM的期望速度旋转，则具有100Hz振动的谐振特征可以对应于颤动事件。

作为替代，颤动特征可以由高于预定阈值的共振峰值来定义。将谐振特征与颤动特征进行比较，并且可以将高于预定阈值的任何振幅峰值识别为颤动事件。这里，预定阈值可被存储在存储器中。在一些实施方式中，颤动特征可被作为谐振频率的函数存储在存储器中，并且与谐振特征相匹配以识别颤动事件。

在其他实施方式中，多个颤动特征可被存储在存储器中，每个颤动特征具有与处于使用中的手术钻针18的参数相对应的特征。在这种情况下，可以进一步指示控制器70基于钻针参数从存储在存储器中的多个颤动特征中选择适当的颤动特征进行比较。钻针参数可以包括手术钻针18的一个或多个属性，例如钻针几何形状、钻针类型、钻针材料、凹槽数量等。钻针几何形状可以包括尺寸(例如钻针头的长度和直径、柄部长度)、测量到的固有频率、钻针头的形状以及手术钻针18的其他物理特征。

可以设想到，控制器70可以查找存储在存储器中的查找表，并对照查找表中的条目检查驱动信号的特征。例如，如果手持式手术器械10以1安培(A)的电流消耗(currentdraw)在60k RPM下运转，则可以对照查找表来检查这两个值，以确认1A是速度为60k RPM的适当电流消耗。电流波动模式也可被从一系列电流读数中推断出来，并对照查找表检查该模式。颤动可能导致可用于检测和识别颤动事件的当前模式的可识别变化。

电流传感器过程可与手术钻针18的特定结构有关。手术钻针可具有多个凹槽，这些凹槽用作切割表面并帮助去除切割组织。凹槽计数可以与哪些类型的速度变化导致颤动减少有关，因为颤动频率通常是手术钻针18的频率乘以或除以凹槽的数量。如果感测到的电流模式的谐振中的一个与凹槽计数或凹槽计数的倍数相匹配，则这会是颤动事件正在发生的指示。

电流传感器过程84还可以使用机器学习来在颤动事件发生之前检测到颤动事件。如同可以从由手持式手术器械10汲取的电流的波动中推断出颤动事件一样，也可以以类似的方式预测颤动事件。可以基于先前检测到的颤动事件使用机器学习来连续地建立与颤动事件相符的当前波动模式的列表。例如，如果通过图2C中的过程确定了颤动事件，则该系统可以存储在颤动事件之前不久存在的当前模式。然后，可以使用颤动算法过程86来解决颤动事件。稍后，当在手持式手术器械10的操作期间检测到同一模式时，颤动可被先前解决颤动事件的相同旋转速度变化所预先占用。一种这样的模式可以是如上所述在驱动信号中存在一个或多个谐振。

一旦电流传感器过程84已经确定是否存在颤动事件，则该过程被认为是完成的，并且手持式手术器械10返回到操作过程80。图2A底部的判定步骤取决于在电流传感器过程84期间是否识别出颤动事件。如果没有识别出颤动事件，则手持式手术器械10继续到速度控制过程82。然而，如果识别出颤动事件，则调用颤动算法过程86。

图2D示出了颤动算法过程和随后的步骤。首先，基于识别出的颤动事件将第二驱动信号提供给手术器械10的马达12。第二，调用电流传感器过程84以确定颤动事件是否仍然存在。第三，该过程对电流进行分析以识别进一步的颤动事件，即，颤动事件是否得到解决。如果颤动事件被解决并且不再被检测到，则过程返回到操作过程80。然而，如果颤动事件仍然是可识别出的，则颤动算法过程86提供另一驱动信号，并前进到颤动算法过程86的第二步骤。

一种示例性的旋转速度调整可以呈增大手术钻针18的旋转速度、降低手术钻针18的旋转速度或增大和降低手术钻针18的旋转速度的组合的形式。颤动算法过程86可以增大旋转速度，直到不再检测到颤动事件或者持续预定的时间段为止，并且可以通过降低旋转速度来进行同样的操作。可以设想到，旋转速度的范围(例如5k-100k RPM)可被设置为使得手术钻针18不被设置成以无效或不适当的速度旋转。如果颤动算法过程86使旋转速度达到上限或下限，则旋转速度将会被远离该极限降低或增大，直到颤动得到解决为止。

可以对驱动信号进行计算调整。基于以上讨论的信号谐振的一个示例可以是调整驱动信号，使得检测到的谐振特征不再作为破坏性特征(例如，颤动)而存在。这种调整将会需要控制器70或控制台系统132的另一部分执行计算，以计算哪种调整方式将会最有可能解决该颤动事件。

参考图3，示出了一种手术钻针系统120。钻针系统120可以包括手持式手术器械10(其在这里被示为高速钻头10A)、用户输入90和控制台系统132，该控制台系统132用于利用相关联的用户输入90控制器械10。控制台系统132接收来自用户输入90(这里被示出为脚踏开关90A)的用户输入信号，并且在手术期间提供第一驱动信号以控制相关器械10。控制台系统132还可以包括被布置在控制台主体的外表面上的一个或多个端口。这里所示的端口可以包括器械端口160和控制端口164，它们被配置成接收来自手术器械10和用户输入90的相应插头，如下所述。在一些实施方式中，器械端口160和控制端口164可以是可互换的，使得手术器械10和用户输入90可被插入到器械端口160和控制端口164中的任一者(例如USB端口)中。在其他实施方式中，器械端口160和控制端口164可以是独特的，或者是彼此不同的，以防装配不当。

在一些实施方式中，钻针系统120可包括多个手持式手术器械10和与控制台系统132通信的多个用户输入90，以在手术过程期间使用。与上述类似，控制台系统132可以包括多个器械端口160和多个控制端口164，其被配置成接收来自多个手术器械10和多个用户输入90的对应插头。这里，控制台系统132还可以包括多个视觉指示器，这些视觉指示器被布置在控制台主体上并且被配置成用于指示多个手术器械10和用户输入90中的哪个彼此对应。出于示例性的目的，图3中示出了钻针系统120，其控制三个手持式手术器械10，但在其他实施方式中，该系统可以控制一个、两个、四个、五个或任何合适数量和类型的器械10。此外，出于示例性的目的，钻针系统120被示出为包括两个脚踏开关90A，但是在其他实施方式中，钻针系统20可以包括一个、三个、四个、五个或任何数量的脚踏开关或其他类型的用户输入装置。钻针系统120可使用任何数量的视觉指示器，其用于指示器械端口与脚踏开关端口之间的关联。

虽然图3中所示的钻针系统120包括两个脚踏开关90A作为用户输入90，但也可以使用其他用户输入90。例如，触发开关90B被示出为被联接到替代手术器械10B，用于由用户致动以控制期望速度。可同样使用适合于由手术医生或其他人员致动的其他用户输入90。

用户输入90可以包括连接线150，该连接线150被配置成接合控制端口164中的一个，以在用户输入90与控制台系统132之间进行通信。每条连接线150都可以终止于被联接到用户输入90中的对应一个的一端，并且终止于具有插头152中的对应一个的相反端，该对应的插头152被配置成接合控制台系统132，如以下描述中所提供的那样。在其他实施方式中，连接线可被以插座或任何类型的连接器终止。

如上所述，控制台系统132可包括多个器械端口160，用于与手术器械10通信。为此，手术器械10可以包括端接有插头142的连接线140。插头142被配置成接合控制台系统132的器械端口160中的一个，以将手术器械10放置成与控制台系统132通信。换句话说，插头142与器械端口160协作以实现沿着控制台系统132与手术器械10之间的连接线140的通信。

虽然图3示出了控制台系统132可以包括位于器械端口160附近的显示器162，但可以设想到的是，控制台系统132可以改为包括位于控制台主体的任何合适部分上的一个、两个、四个或任何数量的器械端口。与用户输入90相关联的连接线150的插头152能够被连接到多个控制端口164。多个控制端口164与显示器162间隔开，使得多个器械端口160被定位在控制端口164与显示器162之间。然而，器械端口160、控制端口164和显示器162的其他配置也是可以考虑的。

控制台系统132还包括控制台控制器168，该控制台控制器168被配置成将器械端口160中的一个与控制端口164中的一个相关联，使得用户输入90可操作以启动被连接到相关器械端口160的手持式手术器械10的功能。控制台系统132可被联接到电源(未示出)，以从电源接收电力并将电力输送到器械10和用户输入90中的任一个或多个。更具体地，控制台系统132可以向手术器械提供电力以向马达12供电。控制台系统132可被进一步配置成经由连接线150向手术器械10提供数据和控制信号。例如，控制台系统132可以向手术器械10提供DC功率和单独的数据信号。数据信号可以有助于控制台控制器168与手术器械10的控制器70之间的通信。数据信号可以包括例如期望旋转速度的数值、PWM控制信号、并行或串行总线等，其指示控制器70或包含发送到控制器70的指令以操作马达12。作为替代，控制台系统132可以提供PWM功率信号，该PWM功率信号可被在控制器70处接收，或者控制台系统132可以直接驱动马达12。

为了便于检测颤动事件和颤动算法，手术器械10的控制台控制器168和控制器70可各自包括处理器和存储器。存储器可被配置成存储用于执行上述操作过程80的每个步骤的指令。处理器可以能够执行被存储在存储器中的指令。在手术钻针系统120的一些实施方式中，手术器械10的控制台控制器168和控制器70的位置可不同于本文所示的实施方式。例如，控制器70可被容纳在控制台系统132中，使得存储器和处理器经由连接线140与手术器械10通信。作为替代，手术器械10的控制台控制器168和控制器70可被组合成能够执行各自功能的单个控制器。在一些实施方式中，存储器可被定位在控制器70内且具有为其所处的手术器械10所特有的参数，而处理器被定位在控制台控制器168中并且被配置成执行颤动事件检测。

在另一实施方式中，手术器械10的控制台控制器168和控制器70的功能可被在与控制台系统132和手术器械10中的一个或多个通信的计算机上执行。计算机可位于本地(例如手术室中)、与手术室相邻但位于手术室之外、或者居中地位于具有多个手术室并能够为每个手术室提供服务的设施内。作为替代，计算机可位于远离手术器械10的位置，例如位于经由互联网或其他专用通信网络与手术室通信的集中式计算设施中。此外，处理器和存储器可分别位于本地或被远程定位。换句话说，处理器可被定位在控制器70中且被布置在手术器械10内，并且与远程定位且可经由云存储网络访问的存储器通信。同样，存储器可位于控制器70内并且具有为其所处的手术器械10所特有的参数，而处理器被远程定位并且可经由云计算网络访问以执行颤动事件检测。

在一些实施方式中，用于手持式手术器械10和/或用户输入90的连接线140可被省略掉，并且控制台可以与其无线连接。在该实施方式中，可以通过手持式手术器械10中的控制器70或者通过控制台系统132来执行颤动事件检测。在另一实施方式中，控制台系统132可被完全集成到手术器械10中，并且完全在手术器械10上执行颤动事件检测。当使用电池供电的手术器械(未示出)时，这种具有集成到手术器械10中的控制台系统132的布置可能是优选的。

钻针系统120还可包括控制台输入装置170，该控制台输入装置170被联接到控制台控制器168，并可由用户致动以输出一个或多个用户输出信号，从而使控制台控制器168将器械端口160中的一个与用户输入90中的一个相关联。在一个实施方式中，控制台输入装置170可以是触屏面板172或任何其他输入装置，其被配置成允许手术医生指示当前操作需要哪些用户输入任务(assignment)。更具体地，控制台控制器168可以包括电路(未示出)，该电路基于来自触屏面板172或其他用户输入装置的指令，产生被发送到位于被联接到相关器械端口160的器械10的内部的马达(未示出)或其他耗电单元(未示出)的通电信号。控制台控制器168可通过相应的插头142和连接线140被同时连接到多个手持式手术器械10。

值得注意的是，本文所述的操作顺序并非必要、详尽或限制性的。换句话说，操作的执行可以按任何顺序执行。除了本文公开的那些操作之外，还可以存在额外的或更少的操作，并且可以设想到，在另一操作之前、在执行另一操作期间或在另一操作之后执行具体操作处于本公开的范围内。

此外，在上述公开的实施方式中，经由驱动信号的当前方面来确定颤动事件。然而，也可以设想到，可以使用驱动信号的其他电气方面(例如电压或功率)来代替电流。此外，尽管上述实施方式将电流感测广泛地描述为“测量电流”或“感测电流”，但这种电流感测不限于单个时刻的电流值。电流测量值可以是特定时刻的单个值，或者它可以尤其是在一段时间内的多个测量值，以及斜率、梯度、差、和、乘积的数学计算，或者感测电流值到特定数学公式的应用。

在前面的描述中已经讨论了若干实例。然而，本文所讨论的多个方面并非旨在是穷举的或将本公开限制于任何特定的形式。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的，并且在不脱离本公开的范围的情况下，本文所定义的一般原理可应用于其他方面。已经使用的术语旨在具有描述性词语而非限制性词语的性质。根据上述教导，许多修改和变化都是可能的，并且本公开可被以不同于具体描述的方式来实践。

条款

I.一种手术钻针系统，其能够以至少5,000RPM的速度旋转手术钻针，所述手术钻针系统包括：手持式手术器械，所述手持式手术器械包括：具有近端和与所述近端相反的远端的连接线，被联接到所述连接线的主体，其包括马达，被联接到所述马达的驱动卡盘，限定在近端与远端之间延伸的管腔的鼻管，所述鼻管被联接到所述主体，驱动轴，其被至少部分地设置在所述鼻管的所述管腔内并且被配置成相对于所述鼻管旋转，以及手术钻针，所述手术钻针被联接到所述驱动轴的远侧区域；控制台，所述控制台包括：控制器和电流传感器，所述电流传感器与所述控制器和所述手持式手术器械电气通信，用于感测由所述马达汲取的电流，其中，所述控制器被配置成测量由所述马达汲取的电流并基于测量到的所述电流识别颤动事件；以及与所述控制台通信的脚踏开关，用于控制所述手术钻针的速度。

II.根据条款I所述的手术钻针系统，其中，所述马达被配置成以至少50,000RPM的速度旋转可旋转的所述驱动卡盘。

III.一种控制台，其被配置成向手持式手术器械提供驱动信号，所述控制台包括：用于被连接到手持式手术器械的至少一个器械端口，所述手持式手术器械具有手术钻针、用于被连接到脚踏开关的脚踏开关端口，以及控制器，所述控制器被配置成：确定由所述手持式手术器械汲取的感测电流，基于所述感测电流确定颤动事件，以及响应于所确定的所述颤动事件来调整所述手术钻针的速度。

IV.一种手术控制台系统，其被配置成向包括可旋转钻针的手术器械提供驱动信号，所述手术控制台系统包括：处理器和存储器，所述存储器存储可由所述处理器执行的指令以：向所述手术器械提供第一驱动信号以使所述钻针以期望的速度旋转；基于所述驱动信号来确定由所述手术器械汲取的电流；基于所述电流来识别颤动事件；以及基于识别出的颤动事件向所述手术器械提供第二驱动信号。

V.根据条款IV所述的手术控制台系统，其中，提供给所述手术器械的所述第二驱动信号使所述钻针以备选速度旋转。

VI.根据条款IV所述的手术控制台系统，其中，所述手术控制台系统还包括器械端口，所述器械端口被配置成与所述手术器械的相应连接器接合以与所述手术器械通信。

VII.根据条款IV所述的手术控制台系统，其中，所述手术控制台系统还包括接收与所述钻针的期望速度相对应的用户输入信号的步骤。

VIII.根据条款VII所述的手术控制台系统，其中，用户控制的速度输入是脚踏开关。

IX.根据条款IV所述的手术控制台系统，其中，用以识别颤动事件的所述指令被进一步定义为分析频域中的所述电流以生成谐振特征。

X.根据条款IX所述的手术控制台系统，其中，所述谐振特征被通过使用傅立叶变换将所述电流从时域转换为频域来生成。

XI.根据条款IX所述的手术控制台系统，其中，用以识别所述颤动事件的所述指令还包括将所述谐振特征与存储在所述存储器中的颤动特征进行比较。

XII.根据条款XI所述的手术控制台系统，其中，用以识别所述颤动事件的所述指令还包括基于钻针参数从多个颤动特征中选择所述颤动特征。

XIII.根据条款XII所述的手术控制台系统，其中，所述钻针参数被进一步定义为钻针几何形状。

XIV.根据条款XI所述的手术控制台系统，其中，被存储在所述存储器中的所述颤动特征由共振峰值定义。

XV.根据条款X所述的手术控制台系统，其中，用以识别所述颤动事件的所述指令还包括确定所述谐振特征是否是所述钻针的期望速度的n阶谐振。

XVI.根据条款X所述的手术控制台系统，其中，用以确定所述电流的所述指令包括计算所述手术器械的通量矢量。

XVII.根据条款XVI所述的手术控制台系统，其中，用以计算所述通量矢量的所述指令包括计算所述手术器械的测量相电流的转换。

XVII.一种手术钻针系统，其能够以至少5,000RPM的速度旋转手术钻针钻针，所述手术钻针系统包括：手持式手术器械，所述手持式手术器械包括：主体；马达，所述马达被设置在所述主体中；手术钻针，所述手术钻针被联接到所述马达并且被配置成相对于所述主体旋转；控制台，所述控制台与所述手持式手术器械通信并被配置成向所述马达提供驱动信号，所述控制台包括：处理器和存储器，所述存储器存储可由所述处理器执行的指令以：向所述手持式手术器械提供第一驱动信号，以使所述手术钻针以期望的速度旋转；基于所述驱动信号确定由所述手持式手术器械汲取的电流；基于所述电流来识别颤动事件；以及基于识别出的颤动事件将第二驱动信号提供给所述手持式手术器械。

XIX.根据条款XVIII所述的手术控制台系统，其中，提供给所述手持式手术器械的所述第二驱动信号使所述钻针以备选速度旋转。

XX.根据条款XVIII所述的手术钻针系统，其中，所述手术钻针系统还包括与所述控制台通信的用户输入，所述用户输入被配置成调整所述手术钻针的所述期望速度。

XXI.根据条款XVIII所述的手术钻针系统，其中，用以识别颤动事件的所述指令被进一步定义为分析频域中的所述电流以生成谐振特征。

XXII.根据条款XXI所述的手术钻针系统，其中，所述谐振特征被通过使用傅立叶变换将所述电流从时域转换为所述频域来生成。

XXII.根据条款XXII所述的手术钻针系统，其中，用以确定所述电流的所述指令包括计算所述手术器械的通量矢量。

XXIV.根据条款XXIII所述的手术钻针系统，其中，用以计算所述通量矢量的所述指令包括计算所述手术器械的测量相电流的转换。

XXV.根据条款XXI所述的手术钻针系统，其中，调整提供给所述手持式手术器械的所述驱动信号包括计算颤动频率。

XXVI.根据条款XXV所述的手术钻针系统，其中，调整提供给所述手持式手术器械的所述驱动信号还包括计算基于将不会导致颤动事件的所述颤动频率的旋转速度。

XXVII.一种手术控制台系统，其被配置成向手术切割工具提供驱动信号，所述手术控制台系统包括：处理器和存储器，所述存储器存储可由所述处理器执行的指令以：向所述手术器械提供第一驱动信号以使所述手术切割工具以期望速度旋转；基于所述驱动信号来确定由所述手术器械汲取的电流；基于所述电流来识别颤动事件；以及基于识别出的颤动事件向所述手术器械提供第二驱动信号。

XXVIII.一种操作具有可旋转钻针的手术器械的方法，所述方法包括以下步骤：向所述手术器械提供第一驱动信号以使所述钻针以期望速度旋转；基于所述驱动信号确定由所述手术器械汲取的电流；基于所述电流来识别颤动事件；以及基于识别出的颤动事件向所述手术器械提供第二驱动信号。

XXIX.根据条款XXVIII所述的方法，其中，识别颤动事件的步骤被进一步定义为分析频域中的所述电流以生成谐振特征。

XXX.一种包括计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括指令，当所述指令由处理器执行时，所述指令致使所述处理器：向所述手术器械提供第一驱动信号以使所述钻针以期望速度旋转；基于所述驱动信号来确定由所述手术器械汲取的电流；基于所述电流来识别颤动事件；以及基于识别出的颤动事件向所述手术器械提供第二驱动信号。