[發明專利]用于通過電外科電纜測量組織阻抗的系統和方法

有效

• 申請號: 201410361583.0
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104337569B
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: E·J·拉森;C·福特;A·M·瓦斯克維茨
• 申請（專利權）人: 柯惠有限合伙公司
• 主分類號: A61B18/12
• 分類號: A61B18/12;A61B5/053
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 宋超

本發明涉及用于通過電外科電纜測量組織阻抗的系統和方法。本公開的電外科系統和方法包括組織電阻測量系統，其補償將電外科發生器連接到電外科器械的電纜中的電容寄生效應以估計組織負載的真實電阻。電外科發生器包括耦合到電能量源并且生成電外科能量的輸出級。電外科發生器包括感測電外科能量的電壓和電流的多個傳感器和控制輸出級的控制器。控制器包括：計算器，其基于被感測電壓和電流計算阻抗的實部；估計器，其使用作為阻抗的實部的函數的二次方程的解估計組織的電阻；以及控制信號發生器，其配置成基于組織的電阻生成用于輸出級的控制信號。

技術領域

本公開涉及電外科手術。更特別地，本公開涉及用于通過電外科電纜測量組織阻抗的電外科系統和方法。

背景技術

電外科手術包括在電外科程序期間施加高頻電流以切割或改變生物組織。使用電外科發生器、有源電極和返回電極執行電外科手術。電外科發生器(也稱為電源或波形發生器)生成交流電流(AC)，所述交流電流通過有源電極施加到患者的組織并且通過返回電極返回到電外科發生器。交流電流典型地具有高于100千赫(kHz)的頻率以避免肌肉和/或神經刺激。

在電外科手術期間，由電外科發生器生成的AC傳導通過布置在有源和返回電極之間的組織。組織的阻抗將與AC關聯的電能(也稱為電外科能量)轉換成導致組織溫度上升的熱。電外科發生器通過控制提供給組織的電功率(即，單位時間的電能)控制組織的加熱。盡管許多其它變量影響組織的總加熱，但是增加的電流密度通常導致增加的加熱。電外科能量典型地用于切割、剖切、消融、凝固和/或閉合組織。

所使用的電外科手術的兩種基本類型是單極和雙極電外科手術。這些類型的電外科手術都使用有源電極和返回電極。在雙極電外科手術中，外科器械包括在相同器械上或彼此很接近的有源電極和返回電極，其導致電流流動通過少量組織。在單極電外科手術中，返回電極位于患者的身體上的其它位置并且典型地不是電外科器械自身的一部分。在單極電外科手術中，返回電極是典型地稱為返回墊的裝置的一部分。

電外科發生器使用電壓和電流傳感器來測量諸如功率和組織阻抗的量以便控制電外科發生器的輸出以獲得期望臨床效果。電壓和電流傳感器常常位于電外科發生器的內部以節約與將傳感器包含到外科器械中關聯的成本。在長度上可以超過一米的電纜將電外科發生器連接到有源和返回電極并且用于將電外科能量輸送到正在治療的組織。

電纜產生電壓和電流傳感器與正在治療的組織之間的電路網絡，其導致不精確的功率和阻抗測量。因此，為了更精確地測量功率和阻抗，許多發生器使用解釋電纜的電路網絡的阻抗的補償算法。這些補償算法典型地包括求解建模電纜的電路網絡的電路模型中的多個節點的基爾霍夫電流和電壓方程。然而，當由實時嵌入式軟件系統執行時，這些方程的解可能需要相當大的存儲量和處理能力。

發明內容

本公開的電外科系統和方法通過使用基于AC濾波器的阻抗方程減小精確地測量功率和組織阻抗所需的存儲量和處理能力。

在一方面，本公開的特征在于經由電外科電纜和電外科器械將電外科能量輸送到組織的另一種電外科發生器。所述電外科發生器包括：輸出級，所述輸出級生成用于所述電外科器械的電外科能量；多個傳感器，所述多個傳感器感測生成的電外科能量的電壓波形和電流波形；以及控制器，所述控制器控制所述輸出級以生成期望水平的電外科能量。所述控制器包括：計算器，所述計算器基于被感測電壓和電流波形計算阻抗的實部；阻抗補償器，所述阻抗補償器使用建模所述電外科電纜的電抗部件的二次方程的解修正目標阻抗曲線；以及控制信號發生器，所述控制信號發生器生成控制信號以控制所述輸出級使得阻抗的被計算實部遵循經修正的目標阻抗曲線。

所述二次方程的解可以是其中R_load是組織的電阻，ω是生成的電外科能量的頻率，C_cable是將所述電外科發生器連接到電外科器械的電纜的并聯電容，并且Re(Z)是阻抗的實部。