一种智能温控超声刀及其控制方法技术

本发明专利技术为一种智能温控超声刀及其控制方法；智能温控超声刀的主体为超声刀，超声刀的钳头的组织夹持面上设有温控PTC元件和组织垫，所述温控PTC元件包含在与组织接触的组织垫内。超声刀的控制方法，它包括如下步骤：对组织的夹持，之后激发超声刀；通过阻抗的变化调整输出电流，分别实现组织的凝闭和切割；该过程中阻抗的变化超过阈值则警示且功率发生器停止功率输出。本发明专利技术的有益效果为：通过设置温控PTC元件配合组织垫，在保持超声刀切割速度的同时能够避免组织烧焦，在夹持组织温度超过设定的阈值时，系统能及时降低或者中断输出，延长组织垫和刀杆的使用寿命。延长组织垫和刀杆的使用寿命。延长组织垫和刀杆的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种智能温控超声刀及其控制方法


[0001]本专利技术涉及医疗器械领域，特别是一种智能温控超声刀及其控制方法，它在保持超声刀切割速度的同时能够避免组织烧焦，在夹持组织温度超过设定的阈值时，系统能及时降低或者中断输出，延长组织垫和刀杆的使用寿命。

技术介绍

[0002]随着微创外科手术的普及，切割和凝闭组织所用的超声刀也广泛用于外科手术中。相比其他电外科系统，超声刀能量用来切割和凝结组织的温度会更低；通过高频振动(例如55.5kHz)，刀头在超高的振动频率下接触组织蛋白，组织内水分迅速汽化，蛋白氢键断裂，蛋白质变性凝结，能够在较低温度和较少出血的情况下实现组织切除,并能确保最小的组织侧向热损伤。
[0003]如图1所示,超声切割止血刀系统主要由功率发生器1、超声换能器3及刀头4和端部执行器等组成；超声刀的换能器3和刀头4内的超声刀杆14配接在一起,端部执行器5位于刀头4的远端,用于组织夹持。超声换能器3通过线缆2与功率发生器1连接。端部执行器5由套管组件11、钳头12、嵌设在钳头12内部的组织垫13和超声刀杆14组成，通常经由轴连接到超声换能器3和/或机器人外科工具。发生器中超声频率的电流传导至换能器，换能器将电能转化为前后振动的机械能，通过超声刀杆的传递和放大使超声刀杆末端(又称超声刀头)以一定频率(例如55.5kHz)振动，摩擦产生的热量导致与刀尖接触的组织细胞内水汽化,蛋白质氢键断裂,细胞崩解重新融合，组织凝固后被切开。具有该性质的超声外科装置能够用于开放性外科用途、腹腔镜式或内窥镜式外科手术，包括机器人辅助的手术。
[0004]但在实际手术中，如果超声刀长时间作用于组织的话，过量累积的热量会导致温度过高，从而引起组织的热损伤，甚至形成焦痂、碳化，闭合效果大打折扣，并且会对组织的恢复造成不利影响；同时，高温会导致组织垫熔化，加速磨损，并大大降低超声刀头的性能和使用寿命。
[0005]因此，在保证切割速度的同时如何控制组织的温度，避免温度过高造成组织热损伤，是本领域人员需要解决的一大技术问题。现有技术方案的超声刀，有采用温度传感器来感测组织温度的方案，也有采用感测组织阻抗或者根据施加不同频率感测反馈信号最终减少生物组织热损伤的方案。
[0006]采用温度传感器来感测组织温度的方案，由于温度传感器的自身特性和刀杆空间的限制，以及超声刀对组织垫特性的要求，比如非刚性等，温度传感器没有直接用作组织垫，在使用中温度传感器不能够充分直接接触到生物组织，温度传感器测得的是生物组织小范围的温度，它所测得的温度不能全面反映生物组织的温度。
[0007]采用感测组织阻抗的方案，由于切割过程中各种因素的变化，比如组织的状态、夹持力的大小、钳头和刀尖之间夹持组织的量等，会导致阻抗的各种变化，使得测量的数据可靠性较低。
[0008]根据施加不同频率感测反馈信号测量刀尖温度的方案，由于类似阻抗感测中各种
因素的影响，数据可靠性也不高。另外还有算法繁复，电路系统复杂等缺点。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于：提供一种智能温控超声刀及其控制方法；通过设置温控PTC元件配合组织垫，在保持超声刀切割速度的同时能够避免组织烧焦，在夹持组织温度超过设定的阈值时，系统能及时降低或者中断输出，延长组织垫和刀杆的使用寿命。
[0010]本专利技术通过如下技术方案实现：一种智能温控超声刀，其主体为超声刀，所述超声刀包括依序连接的刀头4、套管组件和端部执行器5；所述刀头4上拆合安装有超声换能器3，且超声换能器3通过线缆2与功率发生器1连接；
[0011]其中，端部执行器5又分为超声刀杆14以及钳头12，钳头12通过刀头4操控的套管组件11实现开合；
[0012]所述钳头12的组织夹持面上设有温控PTC元件16和组织垫13，温控PTC元件16经超声换能器3和线缆2与功率发生器1连接，使得温控PTC元件16根据感应的热量控制功率发生器1的输出功率；
[0013]所述温控PTC元件16包含在与组织接触的组织垫13内，使得组织产生的热量经组织垫13传导至温控PTC元件16。
[0014]一种智能温控超声刀的控制方法，其特征在于：它包括如下步骤：
[0015]S1：操控刀头4，使钳头闭合实现对组织的夹持，之后激发超声刀；
[0016]S2：功率发生器1实时检测温控PTC元件16的阻抗变化；当抗阻在小于t1的时间内达到预设的阈值Z1时，则声音警示且功率发生器1停止功率输出以实现断电保护；若阻抗在超过t1的时间内达到预设的阈值Z1时，则进入S3；
[0017]S3：功率发生器1继续检测温控PTC元件16的阻抗变化，如果阻抗在超过t1的时间内达到预设的阈值Z1时，说明组织温度达到了设定的温度阈值T1，则进入S4；
[0018]S4：功率发生器1声音报警并降低电流输出至I2以进行组织凝闭，在调整电流输出的同时功率发生器1实时检测温控PTC元件16的阻抗变化；
[0019]S5：功率发生器1判定温控PTC元件16抗阻是否降低到设定的阈值Z2,如未降低到阈值Z2，则维持I 2保持组织凝闭，如降低至阈值Z2，则说明组织温度降低到设定的温度阈值T2，则进入S6；
[0020]S6：提高电流输出至I 3，对组织进行切割，同时功率发生器1实时检测温控PTC元件16的阻抗变化，当抗阻达到阈值Z1时，则说明完成完成组织切割，则声音警示且功率发生器1停止功率输出。
[0021]较之前技术而言，本专利技术的有益效果为：
[0022]1、温控PTC元件配合组织垫可以在被切割的生物组织的温度升高到一个阈值时发生阻抗的跳变，该阻抗跳变可用于智能温控的用途；制备阻抗跳变温度值合适的PTC元件用作超声刀的组织垫，配合具有相关感测电路的超声刀功率发生器1，可以在手术中有效避免组织过热而造成的损伤，提高手术效率和安全性，改善手术效果。
[0023]2、组织垫具有生物相容性，直接接触不会对生物组织造成不良影响。
[0024]3、组织垫直接接触组织，搭配温控PTC元件可以全面的感测组织的温度，数据可靠性较高。
[0025]4、组织温度上限100℃，抑制由于刀头热量累积导致的组织碳化，缩短恢复时长，减少并发症。变相控制了钳头组织垫的温度，减少组织垫熔化和磨损，延长刀杆使用寿命。
[0026]5、通过刀头感知夹持组织的变化，反馈给功率发生器1后及时调整能量输出，提高凝闭效果，缩短操作时间，减少了组织的周边热损伤，手术更加安全高效，使外科医生能更轻松地完成各类手术。
附图说明
[0027]图1为本专利技术所述超声刀与功率发生器的连接关系图；
[0028]图2为端部执行器的结构示意图；
[0029]图3为端部执行器夹持的状态图；
[0030]图4为含温控PTC元件的组织垫的结构示意图；
[0031]图5为本专利技术的工作流程图；
[0032]图6为本专利技术的电路关系图；
[0033]图7为本专利技术从加热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能温控超声刀，其主体为超声刀，所述超声刀包括依序连接的刀头(4)、套管组件和端部执行器(5)；所述刀头(4)上拆合安装有超声换能器(3)，且超声换能器(3)通过线缆(2)与功率发生器(1)连接；其中，端部执行器(5)又分为超声刀杆(14)以及钳头(12)，钳头(12)通过刀头(4)操控的套管组件(11)实现开合；其特征在于：所述钳头(12)的组织夹持面上设有温控PTC元件(16)和组织垫(13)，温控PTC元件(16)经超声换能器(3)和线缆(2)与功率发生器(1)连接，使得温控PTC元件(16)根据感应的热量控制功率发生器(1)的输出功率；所述温控PTC元件(16)包含在与组织接触的组织垫(13)内，使得组织产生的热量经组织垫(13)传导至温控PTC元件(16)。2.根据权利要求1所述的一种智能温控超声刀，其特征在于：所述功率发生器(1)内设有电阻R1，在温控PTC元件(16)内设有电阻R2，电阻R2和电阻R1为并联关系且电阻R1的电阻值恒大于电阻R2的电阻值。3.根据权利要求2所述的一种智能温控超声刀，其特征在于：所述功率发生器(1)内设有与电阻R1串联的声音报警器，电阻R1和声音报警器串联后与电阻R2并联。4.根据权利要求1所述的一种智能温控超声刀，其特征在于：所述组织垫(13)分为上层组织垫和下层组织垫，温控PTC元件(16)位于上层组织垫和下层组织垫之间；上层组织垫与钳头(12)的组织夹持面连接，下层组织垫与组织接触。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：齐世龙，
申请(专利权)人：喀秋莎厦门医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：