專利名稱：具有觸覺反饋的電外科封閉工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文的實施例涉及用于治療組織的外科工具，其中與組織治療相關(guān)聯(lián)的信息被處理，并以一種或多種集成在工具柄部上的反饋模式顯示給用戶。
背景技術(shù)：
與外科醫(yī)生在病人皮膚上切割相對較大的切口以觸及內(nèi)部器官的開放手術(shù)相反， 微創(chuàng)手術(shù)過程是通過產(chǎn)生相對較小的切口以及隨后通過該切口插入工具來觸及這些器官的。通常，微創(chuàng)手術(shù)會使住院治療時間變短，降低治療需求，減小疼痛，減少傷痕，以及降低
復(fù)雜度。雖然涉及較小切口的微創(chuàng)手術(shù)過程包含了很多優(yōu)于開放手術(shù)的益處，但是微創(chuàng)手術(shù)仍舊可能對外科醫(yī)生提出挑戰(zhàn)。例如，外科醫(yī)生通常需要依靠經(jīng)由切口引入的微型相機來查看病人內(nèi)部器官，以及查看工具的移動及操作如何作用于器官。相機將圖像傳送到視覺顯示器，以便允許外科醫(yī)生查看內(nèi)部器官和組織，以及查看其他微創(chuàng)工具對器官和組織的作用。由此，外科醫(yī)生能夠執(zhí)行腹腔鏡手術(shù)、剝離、燒灼、內(nèi)窺鏡檢查、遠程手術(shù)等等。然而，與開放手術(shù)相比，微創(chuàng)手術(shù)在視覺和觸覺感知方面呈現(xiàn)諸多限制，并且產(chǎn)生了只有這種手術(shù)才有的挑戰(zhàn)。同時涉及開放手術(shù)和微創(chuàng)手術(shù)的一個關(guān)注焦點是組織有可能受到損傷，這種損傷有可能歸因于不恰當(dāng)?shù)挠昧蚴悄芰?熱量的過度施加。例如，電外科工具是通過用高頻電流刺激組織來工作的。電流的頻率控制工具的行為，這些行為可以包括封閉/凝結(jié)和/或剝離。在開放手術(shù)和微創(chuàng)手術(shù)中，正待封閉的組織被夾在組織封閉工具的鉗口內(nèi)部，并且無法被用戶看到，因此直接目視在確定何時達到電外科結(jié)束點，即，何時被夾組織完全封閉的過程中是沒有幫助的。外科醫(yī)生往往需要依靠經(jīng)驗和間接目視來確定組織何時被封閉、剝離，以及何時在組織中發(fā)生其他變化?；谏鲜鰞?nèi)容，需要一種改進的微創(chuàng)外科工具，并且尤其需要一種具有與手術(shù)過程相關(guān)的改進的反饋的微創(chuàng)外科工具。


通過以下在附圖中示出的關(guān)于本發(fā)明實施例的描述，將會顯見本發(fā)明的前述及其他特征和優(yōu)點。在這里引入并構(gòu)成說明書一部分的附圖進一步用于解釋本發(fā)明的原理，以及允許相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員制造和使用本發(fā)明。此外，這些附圖并非按比例繪制的。圖1是示出了根據(jù)本文的一個實施例并且包括腹腔鏡外科工具和外部控制系統(tǒng)的外科工具系統(tǒng)的側(cè)視圖的圖示。圖IA是圖1的腹腔鏡外科工具的遠端的放大視圖。圖2是圖1的外科工具系統(tǒng)的框圖。圖3是根據(jù)本文的一個實施例而將與組織封閉循環(huán)相關(guān)的觸覺效果傳遞給用戶的外科工具系統(tǒng)的框圖。圖4是根據(jù)本文的一個實施例而將與切割就緒相關(guān)的觸覺效果傳遞給用戶的外科工具系統(tǒng)的框圖。
圖5是根據(jù)本文的一個實施例而將與外科工具鉗口內(nèi)部的組織量或厚度相關(guān)的觸覺效果傳遞給用戶的外科工具系統(tǒng)的框圖。圖6是根據(jù)本文的一個實施例而將與外科工具鉗口內(nèi)部的血管感測相關(guān)的觸覺效果傳遞給用戶的外科工具系統(tǒng)的框圖。圖7是根據(jù)本文的一個實施例而將與能量應(yīng)用狀態(tài)相關(guān)的觸覺效果傳遞給用戶的外科工具系統(tǒng)的框圖。圖8是示出了根據(jù)本文的一個實施例的具有觸覺和音頻反饋機制的外科工具系統(tǒng)的側(cè)視圖的圖示。圖9是示出了根據(jù)本文的另一個實施例的具有觸覺、音頻和視覺反饋機制的外科工具系統(tǒng)的側(cè)視圖的圖示。
具體實施例方式現(xiàn)在將參考附圖來描述本發(fā)明的具體實施例，其中相似的參考數(shù)字指示相同或功能相似的部件。在以下描述中，術(shù)語“遠側(cè)”和“近側(cè)”是相對于與執(zhí)行治療的臨床醫(yī)生的位置或方向來使用的。“遠側(cè)的”或“遠側(cè)地”指的是遠離臨床醫(yī)生的位置或是處于離開臨床醫(yī)生的方向。“近側(cè)的”和“近側(cè)地”則指的是靠近臨床醫(yī)生的位置或是朝向臨床醫(yī)生的方向。以下詳細描述本質(zhì)上只是說明性的，其目的并不是為了限制本發(fā)明或是本發(fā)明的應(yīng)用和用途。此外，在先前的技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或是后續(xù)的詳細描述中給出的任何明示或默示的理論都沒有限制意義。本發(fā)明的實施例涉及一種外科工具系統(tǒng)101，該系統(tǒng)包括用于封閉和橫切組織的腹腔鏡外科工具100，用于向工具100提供電外科能量的控制系統(tǒng)112，以及整合在工具 100中并且至少以觸覺效果的形式來向用戶產(chǎn)生相關(guān)反饋的觸知反饋系統(tǒng)120。正如在本文將更詳細解釋的，反饋系統(tǒng)120提供的觸知反饋會向工具用戶告知組織性質(zhì)，例如但不局限于位于工具100的鉗口內(nèi)部的組織何時已被完全封閉，何時就緒切割組織，切割速率或速度，位于工具100的鉗口內(nèi)部的組織的量，以及血管是否位于工具100的鉗口內(nèi)部。此夕卜，如這里更詳細說明的，反饋系統(tǒng)120提供的觸知反饋可以向用戶供應(yīng)與工具100的工作狀態(tài)相關(guān)的信息，例如但不局限于是否存在能量施加。圖1、IA和2示出的是包含了外科工具或設(shè)備100以及控制系統(tǒng)112的例示外科工具系統(tǒng)101的實施例。在一個實施例中，外科工具100是腹腔鏡工具，它被配置成通過套針或其他微創(chuàng)進入口而插入。在另一個實施例(未顯示)中，外科工具100是一個適于開放的醫(yī)療組織封閉過程的外科設(shè)備。外科工具100包括柄部102、桿部104以及具有鉗口構(gòu)件 108、109的遠側(cè)部分106。鉗口構(gòu)件108、109分別包括相對表面108A、109A，這些相對表面被布置成彼此接近，并且夾緊或抓緊其間的組織。鉗口構(gòu)件108、109分別包括在其內(nèi)形成的通道(在圖1中并未顯示)，以便接收通過鉗口構(gòu)件108、109前進的可部署切割部件119。 單純出于例證目的，在圖1中將切割部件119顯示成了部分部署在開放的鉗口構(gòu)件108、109 的內(nèi)部。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會了解，在操作過程中，只有在鉗口構(gòu)件108、109彼此接近并且夾住其內(nèi)的組織時，切割部件119才會被推進/部署。桿部104被設(shè)計成將柄部102連接到遠側(cè)部分106，以及將柄部102的機械和電行為傳遞到遠側(cè)部分106。更具體地，柄部102的操作會通過從柄部102延伸到遠側(cè)部分106的內(nèi)部機械連接器(未顯示)，以便打開和閉合鉗口構(gòu)件108、109。根據(jù)其中工具100是腹腔鏡工具的圖1實施例的一些示例，桿部 104的長度可以是大約20cm到30cm，并且遠側(cè)部分106的長度可以是大約IOmm到15mm。 此外，桿部104的直徑通常是5mm，但是通常也會使用直徑為3mm、IOmm和12mm的工具。通過操縱桿部102，操作者可以將遠側(cè)部分106插入病人腹部，并且控制鉗口構(gòu)件108、109。 在一個實施例中，柄部102可以包括用于將鉗口構(gòu)件108、109旋入抓緊和夾住組織的位置的可旋轉(zhuǎn)旋鈕103。在將組織定位在鉗口構(gòu)件之間之后，鉗口構(gòu)件108、109將會彼此接近， 以便將組織夾在其間，并且電外科能量將會借助控制系統(tǒng)112而被應(yīng)用于封閉所述被夾住的組織。在被夾住的組織發(fā)生凝結(jié)之后，可以推進切割部件119來切割夾住的組織。在一個實施例中，柄部102可以包括用于推進切割構(gòu)件119的可部署觸發(fā)器121，以及借以應(yīng)用電外科能量的可選通斷開關(guān)123。例如，外科工具100可以是由Endo-Surgery，Inc開發(fā)的 ENSEAL TRIO設(shè)備或是其他適合封閉和橫切組織的腹腔鏡工具。
更具體地，為了封閉夾住的組織，鉗口構(gòu)件108、109分別在表面108A、109A的一部分上包含了雙極性電極110、111。在一個實施例中，電極110、111彼此偏離，以使得既便在組織很薄的情況下也不會接觸。控制系統(tǒng)112向電極110、111提供電外科能量，以便封閉或凝結(jié)位于鉗口構(gòu)件108、109之間的組織。在一個實施例中，電極110、111是射頻(RF)電極，控制系統(tǒng)112包括射頻(RF)發(fā)生器，并且電極110、111將RF能量從控制系統(tǒng)112應(yīng)用到組織。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，控制系統(tǒng)112可以產(chǎn)生用于加熱或切除組織的其他類型的能量，其中包括電能、超聲波能量、冷凍消融能量等等，并且在每一種情況中， 電極110、111都是應(yīng)用該類型的能量的適當(dāng)?shù)南鄳?yīng)組件。更進一步，在與替換類型的能量一起使用時，控制系統(tǒng)112可以監(jiān)測適當(dāng)?shù)慕M織、系統(tǒng)和/或操作屬性，以便指示治療過程何時結(jié)束。
如所示，外科工具100是雙極性工具，并且在控制系統(tǒng)112、電極110和111以及在電極110與111之間延伸的組織之間形成了完整的電路。然而，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯見的是，外科工具100可以是包含了處于該工具的遠側(cè)部分的一個或多個電極以及位于病人體外的位置可調(diào)的參考電極(即皮膚貼片電極或接地板)的單極性工具。在單極性實施例中，電流和/或電壓從控制系統(tǒng)112通過該工具遠側(cè)部分的電極流到病人外部的接地板或參考電極。如果多個電極位于該工具的遠側(cè)部分，那么相同的電流和/或電壓將會流經(jīng)每一個電極并進入病人體外的接地板或參考電極。
電極IlOUll分別經(jīng)由兩條導(dǎo)電引線113,115連接到控制系統(tǒng)112，其中所述引線是通過桿部的至少一個內(nèi)腔(未顯示)延伸的。電極110、111可以通過任何適當(dāng)?shù)氖侄喂潭ǜ街趦蓚€導(dǎo)電引線的遠端。例如，這些電極可以借助焊接、焊錫、通過使用導(dǎo)電粘合劑、通過在其間添加連接部件或是通過別的機械方法來附著。雖然被顯示成具有通過桿部 104延伸的兩條引線113、115，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，這兩條引線僅僅是在工具100的遠側(cè)部分106整合雙極性電極的工具所必需的。與此相反，在單極性工具中只需要一條引線通過桿部104延伸，以便將控制系統(tǒng)112連接到一個或多個電極，而外部引線或接地線則連接到病人外部的接地板或參考電極。
圖2是進一步示出了外科工具系統(tǒng)101的主要組件之間的關(guān)系的外科工具系統(tǒng) 101的框圖。控制系統(tǒng)112提供電力以允許工具100執(zhí)行組織封閉過程，并且與工具100的遠端106以及工具100的柄部102進行通信以向用戶提供觸覺效果。更具體地，控制系統(tǒng)112包括電源114，用于接收來自工具100的一個或多個傳感器140的測量值的處理器 116(將在本文中更詳細描述)，以及被配置成將來自處理器116的傳感器信息處理成觸知反饋信號或命令的控制器或觸知映射邏輯118。在一個實施例中，電源114、處理器116以及觸知映射邏輯118合并成一個整體外部組件，該組件與外科工具100分離并且經(jīng)由內(nèi)部或外部導(dǎo)線電連接到電極110、111以及觸覺反饋系統(tǒng)120。換句話說，控制系統(tǒng)112的所有組件全都可以處于同一外部設(shè)備單元內(nèi)。然而在另一個實施例中，電源114、處理器116 和/或觸知映射邏輯118可以是電連接在一起的分離的外部組件。在再一個實施例中，電源114、處理器116以及觸知映射邏輯118中的一個或多個可以安裝在外科工具100的柄部 102之內(nèi)或其上，并且僅僅經(jīng)由內(nèi)部導(dǎo)線電連接到電極110、111以及觸覺反饋系統(tǒng)120。
電源114產(chǎn)生具有足以封閉/凝結(jié)組織的適當(dāng)功率水平和頻率的交流電。在一個實施例中，電源116可以是由俄亥俄州Cincinnati,的Ethicon或是由馬薩諸塞州 Mansfield的Covidien制造的RF電源發(fā)生器，這兩者都能提供最大輸出介于50W-200W之間的高輸出功率。例如，電源116可以產(chǎn)生用于凝結(jié)的大約處于450kHz的100W，雖然在該過程中，頻率及其功率是可變的，從而慮及組織特異性等等。如上所述，引線113、115電連接電源114和RF電極110、111，以便為后者供應(yīng)RF電力。
如將在本文更詳細解釋的，一個或多個傳感器140可以根據(jù)期望的觸覺效果而包括阻抗傳感器、力傳感器、位移傳感器和/或壓力傳感器中的一種或多種。處理器116經(jīng)由一條或多條引線或其他傳輸介質(zhì)(未顯示)電連接到傳感器140。在工具的操作過程中，處理器116接收來自一個或多個傳感器140的數(shù)據(jù)或測量值，并且根據(jù)需要來相應(yīng)處理或分析傳感器數(shù)據(jù)/測量值，以便向觸知映射邏輯118提供正確類型的輸入。處理器116可以包括邏輯資源，例如微處理器，并且還可以包括其他那些為分析和存儲來自一個或多個傳感器140的數(shù)據(jù)/測量值所必需的依賴于傳感器的特定組件。
處理器116將源于工具100的一個或多個傳感器的信息輸出到觸知映射邏輯118， 所述邏輯則根據(jù)特定算法和操作者選擇來進一步處理該信息。更具體地說，觸知映射邏輯 118被配置成將源于一個或多個工具傳感器的感測到/計算得出的值映射到觸知反饋信號或命令上。映射可以包括函數(shù)或查找表，或者可以包括更復(fù)雜的算法，如有需要也可以包括有限狀態(tài)機。觸知映射邏輯118確定響應(yīng)于感測到/計算得到的值來產(chǎn)生什么樣的觸覺效果以及以何種順序來產(chǎn)生這些效果。該觸知映射邏輯118可以是通用或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備或微控制器。在一個實施例中，觸知映射邏輯118可以與用于存儲數(shù)據(jù)和/或指令的存儲器設(shè)備(未顯示)相關(guān)聯(lián)。存儲器設(shè)備可以是任何類型的存儲設(shè)備或計算機可讀介質(zhì)，例如隨機存取存儲器(“RAM”)或只讀存儲器(“ROM”)。存儲器設(shè)備存儲的是由觸知映射邏輯118 執(zhí)行的邏輯指令、命令和/或代碼。該存儲器設(shè)備還可以位于控制系統(tǒng)112內(nèi)部或是內(nèi)部與外部存儲器的任何組合。在另一個實施例中，邏輯指令、命令和/或代碼可以在硬件中實現(xiàn)，并且可以通過使用離散邏輯電路、專用集成電路(“ASIC”)、可編程門陣列(“PGA”)、 現(xiàn)場可編程門陣列(“FPGA”)等等或是其任何組合而被并入觸知映射邏輯118。在再一個實施例中，邏輯指令、命令和/或代碼可以同時以觸知映射邏輯118中的硬件以及存儲器保存的軟件/固件實現(xiàn)。雖然與處理器116是分開描述的，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，這種功能描述只是說明性的，并且同一個設(shè)備是可以作為處理器116和觸知映射邏輯118使用的。
觸知映射邏輯118向耦合到工具100的柄部102的觸覺反饋系統(tǒng)120輸出控制信號，以便在執(zhí)行過程時向操作者提供反饋信息。所述控制信號則是經(jīng)由將觸知映射邏輯118 電連接到觸覺反饋系統(tǒng)120的第三引線或系繩117(參見圖1)來傳遞的。此外，在控制系統(tǒng)112與柄部102之間還有可能提供第四引線(未顯示)，以便為在本文將更詳細描述的處于柄部102內(nèi)部的低電壓執(zhí)行器電路提供隔離接地線。
觸覺反饋系統(tǒng)120包括至少一個執(zhí)行器驅(qū)動電路122(如圖2所示)，該電路耦合到觸覺執(zhí)行器124(如圖2所示)，以便向操作者提供觸覺反饋。為了向操作者提供觸覺反饋，觸覺反饋系統(tǒng)120電連接到控制系統(tǒng)112。在一個實施例中，為了將命令從觸知映射邏輯118傳遞到觸覺執(zhí)行器124，控制系統(tǒng)112沿著引線或系繩117向工具100的柄部102提供馬達電壓。如在本文將更詳細解釋的，觸覺執(zhí)行器1 可以包括但不局限于一個或多個振動觸知或者動覺執(zhí)行器，這些執(zhí)行器使用任何適當(dāng)儀器化來提供期望的觸覺效果，所使用的儀器例如但不局限于與工具100耦合的摩擦制動器或是動態(tài)馬達。由此，觸知映射邏輯118將控制信號輸出到包含了用于為觸覺執(zhí)行器IM供應(yīng)所需電流和電壓的電子組件和電路的驅(qū)動電路122，以便產(chǎn)生期望的觸覺效果。如上所述，還可在控制系統(tǒng)112與手柄102 之間提供第四引線(未顯示)，以便為柄部102中的驅(qū)動電路122提供隔離接地線，由此觸知映射邏輯118經(jīng)由具有兩條導(dǎo)線的隔離DC電壓線路來與觸覺反饋系統(tǒng)120進行通信。
觸覺反饋可被產(chǎn)生并提供給用戶，這其中包括振動觸知，動覺，手柄變形和/或其他類型的觸知反饋，例如紋理和熱度。觸覺執(zhí)行器1 可以包括電磁馬達、通過馬達來移動偏心質(zhì)量的偏心旋轉(zhuǎn)質(zhì)量(“ERM”)執(zhí)行器、附著于彈簧的質(zhì)量被來回驅(qū)動的線性共振執(zhí)行器(“LRA”)、記形合金、響應(yīng)于信號而變形的電活性聚合物、用于改變剛性的機構(gòu)、振動觸知執(zhí)行器、慣量執(zhí)行器、壓電致動器或其他適當(dāng)類型的執(zhí)行設(shè)備。在一個實施例中，觸覺執(zhí)行器1 可以作為慣量執(zhí)行器來實現(xiàn)，以便向操作者提供振動觸知反饋。在另一個實施例中，舉例來說，動覺觸覺反饋可以使用改變柄部102的剛度/阻尼的螺線管，改變柄部102 大小的小型空氣袋，或是形變材料。關(guān)于適合在這里使用的驅(qū)動電路和觸覺執(zhí)行器的詳細描述可以在2007年9月觀日提交的美國專利申請11/862，639(律師案卷號IMM274)中找到，其中該申請在這里全部引入作為參考。
在一個實施例中，觸覺執(zhí)行器IM是在柄部102產(chǎn)生用于觸覺反饋的振動的振動觸知設(shè)備。例如，在一個實施例中，可以將一個或多個振動觸知執(zhí)行器并入柄部102內(nèi)與外科醫(yī)生手部的手指和大拇指相對應(yīng)的若干個位置，以便在整個柄部提供高帶寬振動觸知反饋。如果在諧振時具有介于4-5G的目標(biāo)加速度，以及具有100-250HZ且大于2. 5G的響應(yīng)， 那么將會是非常理想的。在一個實施例中，所有與觸覺執(zhí)行器124的執(zhí)行相關(guān)的移動質(zhì)量成分全都處于工具100內(nèi)部。
在另一個實施例中，觸覺執(zhí)行器IM是諸如摩擦制動器或啟用可變電阻的馬達之類的用于觸覺反饋的動覺設(shè)備，以便在柄部102上移動、鎖定和制動顯示。例如，在一個實施例中，用于切割部件118的觸發(fā)器121可以配備有動覺執(zhí)行裝置，以便能夠?qū)崿F(xiàn)動覺觸覺效果。此外，可以將一個或多個動覺執(zhí)行器并入柄部102內(nèi)與外科醫(yī)生手部的手指和大拇指相對應(yīng)的若干個位置處，以便在柄部的整個握緊部分提供運動阻力。動覺執(zhí)行器至少必須能夠明顯阻礙運動。例如，在一個實施例中，動覺執(zhí)行器可以具有介于最大作用力20%與30%之間的阻力，以便顯示有效的障礙力度。在另一個實施例中，動覺執(zhí)行器能夠阻止所有的用戶運動，以便傳遞“封鎖”模式。
如先前所述，一個或多個工具傳感器的類型以及處理器116的操作取決于期望的觸覺效果。在一個實施例中，傳感器是阻抗傳感器并且處理器持續(xù)測量夾在工具100的鉗口 108、109之間的組織的阻抗，以便提供組織封閉循環(huán)或治療何時結(jié)束的指示。特別地， 電外科能量目的是封閉處于治療位置的細胞，同時保持組織的基本結(jié)構(gòu)完好無損。由于用戶不應(yīng)該在充分封閉之前切割組織，因此，用戶有必要知道封閉循環(huán)何時結(jié)束。雖然某些封閉工具包括在被假設(shè)成是封閉循環(huán)結(jié)尾的預(yù)定時間量結(jié)束時的預(yù)定音頻警報(即，十五秒)，但是該音頻警報很容易與其他音頻警報相混淆，并且在嘈雜的手術(shù)室環(huán)境中未必會被聽到。此外，單獨使用時間并不能很好地指示封閉質(zhì)量。實時阻抗測量則可允許用戶估計凝結(jié)治療的完成狀態(tài)，即組織封閉程度。已封閉的組織將會阻礙電信號，這一點可以通過同時監(jiān)測組織的阻抗而被精確指示。相應(yīng)的，通過監(jiān)測阻抗，可以指示封閉處理何時完成，以及何時可以向工具的柄部提供觸覺效果，以便警告用戶封閉循環(huán)已經(jīng)完成。
更具體地，如圖3所示，外科工具300包括一對能夠測量組織阻抗的輔助電極340A 和340B，并且控制系統(tǒng)包括封閉循環(huán)處理器316。電極340A、340B可以分別位于鉗口構(gòu)件 108、109上的相鄰電極110、111的相對表面108A、109A。電極340A經(jīng)由引線(未顯示)電連接到電源114，并且電極340B經(jīng)由引線(未顯示)電連接到封閉循環(huán)處理器316。電源 114和封閉循環(huán)處理器316通過一起工作來連續(xù)實時地測量目標(biāo)組織阻抗。電源114能夠產(chǎn)生范圍在IkHz到500kHz或是為生物阻抗測定領(lǐng)域中的技術(shù)人員所知的其他適當(dāng)頻率的無害交流電，以便允許測量阻抗。例如，所使用的可以是處于50KHz且大小為2微安的電流。 在電流流動時，封閉循環(huán)處理器316將會測量電極340A、340B之間的相應(yīng)電阻。然后，封閉循環(huán)處理器316用算術(shù)方法將電阻轉(zhuǎn)換成阻抗測量值。為了測量阻抗，封閉循環(huán)處理器316 可以包括邏輯資源，例如微處理器、電壓電流轉(zhuǎn)換電路、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路以及阻抗算術(shù)運算部分。為了確定適當(dāng)?shù)慕M織封閉，封閉循環(huán)處理器316可以記錄和/或計算不同的參數(shù)，這其中包括電流、電壓、功率、阻抗以及這些參數(shù)的變化率。雖然在這里是作為經(jīng)由一對輔助電極;340A、340B來測量阻抗而描述的，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會理解，工具100的配置可被調(diào)整成交替地在電極110、111之間監(jiān)測阻抗，由此消除對于輔助電極對的需要。
當(dāng)阻抗或是其他被測量/計算的一個或多個系統(tǒng)參數(shù)表明組織封閉完成時，觸知反饋系統(tǒng)120會向用戶提供觸覺效果。組織封閉循環(huán)的完成必須指示給用戶，以便允許用戶繼續(xù)進行手術(shù)。在一個實施例中，觸覺效果可以是表明組織封閉循環(huán)完成的單個觸覺警報，例如振動觸知警告。在另一個實施例中，在組織阻抗接近于組織封閉循環(huán)結(jié)束時，觸覺效果可以包括基于現(xiàn)場阻抗值的連續(xù)反饋，例如在柄部102的觸發(fā)器121上具有一系列遞增振幅的振動觸知反饋和/或動覺障礙或抗力。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，觸覺效果可以包括警報以及連續(xù)反饋兩者，并且可以包括振動觸知和動覺效果兩者。
對處于治療部位或其附近的阻抗進行監(jiān)測以及確定治療完成度的處理可以依照任何判據(jù)來確定。例如，適當(dāng)?shù)慕M織封閉可以借助于檢測電阻抗的具體值(即，假設(shè)組織在阻抗達到450歐的時候封閉)或是借助于檢測在期望時段或是規(guī)定數(shù)量的連續(xù)阻抗測量值上相對恒定的一系列阻抗測量值來確定。在一個實施例中，完成的組織封閉可以與10歐的阻抗變化相關(guān)聯(lián)。通過使用查找或功能表，可以將感測到/計算得到的阻抗值映射到觸知反饋信號或命令上，以便在組織封閉時向外科醫(yī)生提供逐漸增大的反饋。其他查找功能同樣是可行的，并且是可供用戶選擇的。在另一個實施例中，完成的組織封閉可以是不同觀察參量的函數(shù)，例如阻抗、阻抗變化、電流、電壓、功率等等，或者可以是從組織模型的輸出映射而來的。
在一個實施例中，為了封閉組織而施加的能量將會持續(xù)預(yù)定時段，其中該預(yù)定時段被假設(shè)成是封閉循環(huán)的結(jié)束。例如，能量可以在大小為15秒的封閉循環(huán)中施加。如果阻抗信息并未指示完成封閉，那么可以在該預(yù)定時段結(jié)束時提供一個負價的振動觸知警報， 而如果阻抗信息表明完成封閉，則可以在該預(yù)定時段結(jié)束時提供一個正價的振動觸知警報。相應(yīng)地，用戶可以在決定是否需要將附加封閉循環(huán)應(yīng)用于目標(biāo)部位來完全封閉組織時使用觸覺警報。
在再一個實施例中，觸覺映射邏輯118可以向電源114輸出命令信號。例如，當(dāng)組織的阻抗表明完成組織封閉時，觸覺映射邏輯118可以輸出一個命令信號來關(guān)閉電源114， 由此防止向組織傳遞附加能量以及控制工具100的行為。
在圖4所示的另一個實施例中，阻抗測量值可被用于提供與切割就緒狀態(tài)和/或速率相關(guān)的反饋。腹腔鏡封閉工具可以依靠操作者來控制切割部件在封閉處理過程中的推進。除了執(zhí)行剝離之外，由于刀刃的推進將會控制施加于夾在工具鉗口之間的組織上的壓力，因此，切割部件119還在該過程的封閉處理部分起著重要的作用。在實現(xiàn)完全封閉的過程中，特別是對較厚的組織和/或血管而言，足夠的壓力是至關(guān)重要的。因此，用戶經(jīng)常希望推進切割部件至緊鄰組織的位置，以便達到用于封閉組織的最大壓力，而且還希望暫緩?fù)七M切割部件至組織中，直至其被充分封閉。切割就緒狀態(tài)處理器416執(zhí)行阻抗或其他電參數(shù)計算，這些計算可以用于向用戶提供與進行切割的組織就緒以及切割的恰當(dāng)速率或速度有關(guān)的指導(dǎo)。為了確保充分組織封閉，限制或控制切割部件的推進是非常重要的，由此， 關(guān)于恰當(dāng)?shù)那懈钏俣鹊姆答伿怯杏玫?。如圖4所示，在該實施例中，工具400包括一對用于監(jiān)測阻抗的輔助電極340A和340B，能夠測量切割部件119的位移的位移傳感器440，以及切割就緒狀態(tài)處理器416。位移傳感器440與切割部件119耦合，以便提供關(guān)于切割部件 119的位置的信息，并且電極340A、340B以及位移傳感器440全都經(jīng)由一條或多條引線(未顯示)電連接到切割-就緒狀態(tài)處理器416。鉗口位移可由位于鉗口構(gòu)件鉸鏈上的電位器或其他適當(dāng)?shù)奈恢镁幋a器來測量的。位移傳感器440持續(xù)監(jiān)測切割部件119的位置，以便向處理器416提供與切割部件119何時緊鄰該組織而使其進一步推進會導(dǎo)致組織切割相關(guān)的信息，即，切割部件119何時處于切割位置的信息。切割就緒狀態(tài)處理器416還持續(xù)接收來自電極340A、340B的阻抗測量值，并且如上文中對照處理器316描述的來計算阻抗。
基于來自傳感器440的位移測量值以及來自電極340A、340B的阻抗測量值，可以將切割就緒狀態(tài)和/或切割速度反饋提供給用戶。切割反饋可以用不同的模式提供，例如訓(xùn)練模式和經(jīng)驗?zāi)Ｊ?，由此適應(yīng)對工具具有不同經(jīng)驗程度的用戶的需要。在訓(xùn)練模式中，觸覺效果可以包括基于現(xiàn)場阻抗值在柄部102的觸發(fā)器121上的連續(xù)主動阻力反饋，以便防止過早和/或過快的切割。例如，在來自位移傳感器440的測量值表明切割部件119處于切割位置時，在阻抗值小于100歐姆的過程中將會提供最大阻力，并且在會為大于450歐姆的阻抗值提供零阻力。在阻抗值介于100與450歐姆的過程中，觸發(fā)器121上的阻力會以一種連續(xù)或步進的方式從最大值逐漸降低至零。在經(jīng)驗?zāi)Ｊ街?，如果來自位移傳感?40的測量值表明切割部件119處于切割位置，并且阻抗小于450歐姆，那么在該行程(stroke) 的切割部分開始時，觸覺效果可以包括在柄部102的觸發(fā)器121上進行的相對較小的制動。 此外，經(jīng)驗?zāi)Ｊ娇梢园ň哂杏糜?00與450歐姆之間的阻抗值的一系列振幅遞增且連續(xù)的振動觸知反饋。在另一個實施例中，制動振幅是組織阻抗的函數(shù)，由此，當(dāng)組織處于低阻抗?fàn)顟B(tài)時，呈現(xiàn)出粗糙紋理或阻礙序列，并且它們其會隨著組織阻抗的增大而逐漸減小。該反饋可以采用時間連續(xù)的方式顯現(xiàn)，或者只在切割部件運動期間顯現(xiàn)。
除了與切割就緒狀態(tài)和/或切割速率相關(guān)的觸覺效果之外，在切割過程中還可以提供與被切割的組織類型相關(guān)的觸覺反饋。例如，在觸發(fā)器121和/或柄部102上與外科醫(yī)生手部的手指或大拇指相對應(yīng)的若干個位置可以提供被動的動覺阻力。在切割部件119 的運動過程中，動覺阻力可以是感測到的組織性質(zhì)的函數(shù)。例如，動覺阻力可以依照被切割組織的硬度改變，其中所述硬度可以借助處于工具遠側(cè)尖端的應(yīng)變儀或是其他適當(dāng)傳感器感測。關(guān)于監(jiān)測硬度之類的組織性質(zhì)的處理以及提供與之相關(guān)的觸覺效果的處理的更詳細描述可以在2007年12月13日提交的美國專利申請11/955，563(律師案卷號IMM273)中找到，其中該申請在這里全部引入作為參考。
在圖5中示出的另一個實施例中，觸知反饋系統(tǒng)120向工具用戶告知位于工具100 鉗口內(nèi)部的組織的量，以便告知用戶是否封閉了過多組織。封閉工具通常是為最大組織和 /或血管厚度設(shè)定的，并且應(yīng)當(dāng)在夾在鉗口構(gòu)件108、109內(nèi)部的組織量超出該限度的情況下向用戶發(fā)出警報。此外，鉗口中的組織量還會影響封閉質(zhì)量。工具500至少包括耦合至工具500的柄部102的力傳感器Μ0Α，以及處于控制系統(tǒng)中的組織量處理器516。所述力傳感器可以是能夠測量用戶為了封閉工具500的抓緊器柄部所施加的力的任何類型的力傳感器，例如箔式應(yīng)變計、壓力應(yīng)變儀、力感測電阻器、壓力傳感器或其他適當(dāng)?shù)膫鞲衅?。可以用于力傳感器^OA的例示產(chǎn)品包括Tekscan力傳感電阻器以及Omega箔式應(yīng)變計。工具500還可以包括耦合至工具遠端以監(jiān)測鉗口構(gòu)件之間間隔的位移傳感器MOB。鉗口位移可以借助位于鉗口構(gòu)件鉸鏈或工具桿部的電位器或其他適當(dāng)?shù)奈恢镁幋a器來測量。由于鉗口部件接近閉合時的高位力信號沒有鉗口構(gòu)件剛開始關(guān)閉時的高位力信號那么顯著，因此可以使用位移傳感器MOB來補充來自力傳感器MOA的信號。由此，在一個實施例中，力傳感器MOA和位移傳感器MOB將會結(jié)合使用，以便確定何時會有超量的組織位于鉗口構(gòu)件以內(nèi)。組織量處理器516持續(xù)監(jiān)測從力傳感器MOA和位移傳感器MOB接收的力的測量值(如果有的話)，并且從所述力的測量值中計算/估計位于工具500的鉗口內(nèi)部的組織的量。在一個實施例中，關(guān)于組織厚度的最佳指示符乃至由組織量處理器516監(jiān)測的參數(shù)是與鉗口間隙位移相對的力的變化率。此外，在一個實施例中，用戶可以將力的狀態(tài)(即高、 中、低)輸入圖形用戶界面，以使得處理器516執(zhí)行的計算與被所述工具抓緊的組織的等級 /類型是相符的。
基于來自傳感器MO的力的測量值，可以向用戶提供組織量/厚度反饋。觸覺反饋將會通過若干閾值作為力測量值而被提供給用戶。例如，為了警告用戶在鉗口中有可能存在過多的組織，該反饋可以包括通過閾值作為力測量值且振幅遞增的振動觸知警報，和/ 或柄部102的抓緊器上的通過閾值作為力測量值且幅度遞增的動覺反饋。在另一個實施例中，如果設(shè)備內(nèi)部的組織量超出設(shè)備規(guī)定范圍，那么可以給出負價的振動觸知警報，如果處于設(shè)備內(nèi)部的組織量處于設(shè)備規(guī)定范圍以內(nèi)，則可以給出正價振動觸知警報。此外、觸覺反饋可以采用不同模式提供，例如訓(xùn)練模式和經(jīng)驗?zāi)Ｊ剑员氵m應(yīng)那些對工具具有不同經(jīng)驗程度的用戶的需要。在訓(xùn)練或初學(xué)者模式中，當(dāng)所述力超出當(dāng)前最大值(即4500mNm)時， 觸覺效果可以包括用于防止切割組織的動覺鎖定觸發(fā)器121，和/或用于防止用戶夾緊組織的柄部102的抓緊器。此外，脈沖發(fā)生的振動觸知警報或錯誤可被傳遞給用戶。在經(jīng)驗?zāi)Ｊ街?，?dāng)所述力超出當(dāng)前最大力(即4500mNm)時，如果用戶開始切割，那么觸覺效果可以包括負價振動觸知警報和/或觸發(fā)器121上的高幅動覺障礙。
在再一個實施例中，觸知反饋系統(tǒng)120向工具用戶告知外科工具鉗口內(nèi)部的血管組織的定向。如果血管結(jié)構(gòu)超出鉗口內(nèi)部的閾值直徑，那么將會向用戶發(fā)出通知，并且更重要的是，如果血管組織尚未完全處于鉗口內(nèi)部或者沒有在鉗口中被良好定向時，那么將會向用戶發(fā)出通知。工具600包括與工具遠端106耦合的一個或多個壓力傳感器640A和一個或多個位移傳感器640B，以及處于控制系統(tǒng)內(nèi)部的血管感測處理器616。鉗口位移可以借助位于鉗口構(gòu)件鉸鏈上的電位器或是其他適當(dāng)?shù)奈恢镁幋a器來被測量。壓力感測是用諸如通過壓力分布系統(tǒng)產(chǎn)生的電容性壓力傳感器陣列而被最有效地實現(xiàn)的。在一個實施例中，微傳感器陣列耦合至工具遠端106，以便感測鉗口構(gòu)件的壓力和位移。血管感測處理器 616持續(xù)監(jiān)測分別從傳感器640A、640B接收的壓力和位移測量值，并且通過解釋壓力/脈動數(shù)據(jù)來確定血管是否延伸并超出設(shè)備的遠側(cè)尖端。對于使用適合在這里使用的微創(chuàng)工具來檢測血管的可能適合的傳感器和方法來說，與之相關(guān)的詳細描述可以在以下專利申請中找到2009年1月15日提交的美國專利公開2010/0179423 ；2008年12月3日提交的美國專利公開2010/0137845 ；2008年12月12日提交的美國專利公開2010/0152586 ；2009年1 月15日提交的美國專利公開2010/0179587，其中每一份專利公開都在這里引入作為參考。 用于血管感測的觸覺反饋可以同時包括振動觸知和動覺效果。例如，為了警告用戶血管僅僅部分處于工具600的內(nèi)部，觸覺效果可以包括用于防止切割組織的動覺鎖定觸發(fā)器121， 和/或用于防止用戶夾緊組織或是嚙合切割構(gòu)件的柄部102的抓緊器。此外，脈沖發(fā)生的振動觸知警報或錯誤也可被傳遞給用戶。
在另一個實施例中，壓力傳感器640A、位移傳感器640B和血管感測處理器616還可以用于警告工具用戶封閉處理是否成功封閉了位于外科工具鉗口內(nèi)部的組織。由于用戶在充分封閉之前不應(yīng)該將夾住的組織從外科工具的鉗口中釋放，因此，用戶必須知道組織是否已通過電外科處理封閉。通過檢測充分封閉，可以防止災(zāi)難性出血，這種情況有可能會在沒有夾住足夠多的需封閉血管的情況下發(fā)生。更具體地，在釋放夾住的組織之前，血管感測處理器616可以使用來自一個或多個壓力傳感器640A以及一個或多個位移傳感器640B 的測量值信號來確定所述封閉兩側(cè)是否仍舊存在血管脈動，即，顯著內(nèi)腔(patent lumen) 0 如果在完成電外科處理之后組織被封閉，那么不會有血流/脈動通過血管。用于封閉完成度的觸覺反饋可以同時包括振動觸知和動覺效果。例如，為了警告用戶組織尚未完全封閉， 觸覺效果可以包括觸發(fā)器121上防止切割組織的動覺封鎖或高幅障礙。在另一個實施例中，如果組織尚未完全封閉，那么可以給出負價的振動觸知警報。
觸覺反饋可以為用戶提供幫助的另一領(lǐng)域包括控制系統(tǒng)112和/或工具100的不同工作狀況。在圖7所示的外科工具700的另一個實施例中，觸知反饋系統(tǒng)120向用戶提供與電源114的工作狀態(tài)相關(guān)的信息，即，指示何時通過該工具來施加電外科能量。當(dāng)在封閉工具上激活電外科能量時，需要與這里描述的封閉工具一起使用的發(fā)生器來提供至少一個音頻警報。然而在嘈雜的手術(shù)室環(huán)境中，音頻指示未必會被清楚傳達給用戶。在這個實施例中，用于施加電外科能量的開關(guān)123將被儀器化，以便允許能量狀態(tài)處理器716監(jiān)測其工作狀態(tài)。當(dāng)啟用能量并且開關(guān)123處于“接通”位置時，用戶將會感受到觸覺效果，例如細微的變壓器類型的震動雜聲或感覺，以便指示在工具700中存在能量流。此外，在啟用能量時，用戶可以感覺到動覺機械制動.如果在切割過程中能量停止，那么可以向用戶傳遞脈沖發(fā)生的振動觸知警報或錯誤。此外，振動觸知警報可以與發(fā)生器提供的音頻警報一起使用，并且在趨近和/或達到諸如15秒的預(yù)定時間量時，可以使用具有更高振幅和頻率的不同的振動觸知警報。該預(yù)定時間量可以對應(yīng)于完成組織封閉處理所需要的平均或估計時間。
上述實施例涉及的是可被監(jiān)測并以觸覺效果形式傳達給用戶的不同狀況。雖然用于阻抗監(jiān)測、切割就緒狀態(tài)、組織量、血管感測和能量狀態(tài)的觸覺效果在這里是各自分開描述的，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，外科封閉工具可以引入上述實施例的任何組合。 特別地，觸覺反饋可以包括采用了空間觸覺紋理或組合的動覺振動觸知刺激的形式的信號組合。此外，包括一個或多個上述實施例的外科封閉工具的單個處理器可以被配置成接收來自不同傳感器設(shè)備的輸入/測量值，以及對其執(zhí)行所需要的任務(wù)或計算。
如這里所述，脈沖發(fā)生的振動觸知警報或錯誤可以在不同的狀況中使用，以指示工具100的不恰當(dāng)使用。該振動觸知錯誤警報可以用于確保符合關(guān)于使用工具100的所有恰當(dāng)指令，這其中包括這里描述的感測到的不恰當(dāng)使用，或是其他可編程的不恰當(dāng)使用，例如時段或步驟順序。在一個實施例中，振動觸知誤差觸覺效果可以對于所有的錯誤狀態(tài)是相同的，但是也可以包括改進的觸覺、聽覺或視覺效果，這些效果會向用戶提供關(guān)于特定錯誤狀態(tài)的信息。這些改進的效果可以包括具有用戶可辨認(rèn)包絡(luò)的附加觸覺脈沖，以便指示不同的狀況。作為替換，差錯效果可以取決于狀況的嚴(yán)重性采用不同的時間間隔顯現(xiàn)。在另一個實施例中，正價或負價警報可以是在發(fā)生了警報狀況之后的固定持續(xù)時間中執(zhí)行的， 在一些情況中，當(dāng)手術(shù)刀返回其靜止位置時，它有可能會繼續(xù)該時間。
舉個例子，參考圖8，該圖顯示的是為操作者引入了兩種反饋類型或模式的實施例。特別地，觸覺反饋系統(tǒng)820同時經(jīng)由觸覺執(zhí)行器IM和音頻設(shè)備或揚聲器擬6提供觸覺和音頻反饋。根據(jù)啟用這些反饋機制中的哪一個以及如何對其進行控制來提供其各自的輸出，觸知映射邏輯118將經(jīng)過處理的信息傳遞到觸覺執(zhí)行器IM和音頻設(shè)備826中的一個或多個。在一個實施例中，反饋可以是在操作者執(zhí)行手術(shù)時被連續(xù)提供給操作者的。在另一個實施例中，反饋可以是在滿足特定狀況而向操作者發(fā)出警報以進行通知或警告時提供給操作者的。更進一步，一種反饋(即，觸覺或音頻)可以是連續(xù)提供的，而另一種反饋則是作為警報提供的。此外，觸覺反饋警報可以是遞增的連續(xù)觸覺反饋。在一個實施例中， 無害的聽覺反饋可以用于指示正常操作，觸知/觸覺反饋則可被用作警報或警告，以向用戶指示何時存在特定狀況或狀態(tài)，并且聽覺和/或視覺反饋(例如蜂鳴聲和閃光)可以用作警報來向用戶指示何時存在嚴(yán)重的狀況或狀態(tài)。
參考圖9，該圖顯示的是為操作者引入了三種反饋類型或模式的實施例。特別地， 觸覺反饋系統(tǒng)920分別借助觸覺執(zhí)行器124、音頻設(shè)備或者揚聲器826、以及視覺顯示器928 提供觸覺、音頻和視覺反饋。根據(jù)啟用了這些反饋機制中的哪一個以及如何對其進行控制來提供其各自的輸出，觸知映射邏輯118將經(jīng)過處理的信息傳遞到觸覺執(zhí)行器124，音頻設(shè)備826、視覺顯示器擬8中的一個或多個。在這個實施例中，視覺顯示器擬8是處于柄部102 背部區(qū)域上的液晶顯示器(LCD)屏幕。在另一個實施例中，視覺顯示器擬8可以并入腹腔鏡的攝像監(jiān)測器顯示器，以使視覺反饋始終處于用戶的視線以內(nèi)。視覺顯示器9 可被用于顯示RF電源114的阻抗信息和/或工作狀態(tài)。在一個實施例中，超聲換能器(未顯示) 可以耦合到工具100的遠側(cè)部分106，并且視覺顯示器擬8可以被配置成顯示超聲圖像信息，以便幫助外科醫(yī)生根據(jù)需要來定位工具。視覺顯示器9 可以包括觸摸屏，它可以被配置成向操作者呈現(xiàn)信息，并且還可以被配置成感測操作者何時按下觸摸屏的特定部分。這樣一來，觸摸屏可以充當(dāng)具有圖形表示能力的可觸摸用戶界面。視覺顯示器9 可以包括圖形用戶設(shè)備，該設(shè)備允許外科醫(yī)生選擇不同的反饋簡檔，調(diào)節(jié)傳感器行為，修改補充信息寸寸。
根據(jù)圖9的實施例，外科工具900的柄部902還可以包括一個或多個按鈕932。按鈕932可以被配置成使用任何適當(dāng)?shù)臋C制來允許操作者控制提供給所述操作者的反饋的特性。按鈕932可以包括允許調(diào)節(jié)某些等級、強度或幅度或是允許對向操作者呈現(xiàn)的輸出進行某些選擇的設(shè)備。在一些實施例中，按鈕932可以被配置成開關(guān)，例如瞬時撥動開關(guān)， 由此允許操作者選擇將傳感器信息映射或提供至各輸出設(shè)備的不同方式。按鈕932可以作為搖臂開關(guān)或是作為一維控制表面而實現(xiàn)。根據(jù)按鈕932的一種功能，通過控制是否基于感測信號來將輸出信號提供給各輸出設(shè)備，操作者可以啟用或禁用一個或多個輸出機構(gòu)。 按鈕932的另一種功能包括啟用一個或多個輸出機構(gòu)的能力。關(guān)于這一點，操作者可以控制是否以及如何以視覺、聽覺和/或觸覺方式來呈現(xiàn)反饋。如果反饋適合的是外科醫(yī)生的偏好，那么該工具可以提供反饋來補充操作者的經(jīng)驗，以便實現(xiàn)更好的操作和性能。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會顯見的是，本文的實施例涉及的是可以由操作者操作的任何類型的工具。更具體地，在本公開中描述的工具包括以機械方式控制工具遠側(cè)部分的柄部。根據(jù)本文的一個實施例，位于外科工具上的一個或多個傳感器以及觸覺反饋系統(tǒng)可以一起發(fā)揮作用，以便提取與工具的工作狀態(tài)相關(guān)的相關(guān)信息，所述信息隨后將會作為觸覺、音頻和/或視覺反饋傳遞給操作者。雖然所公開的實施例是用于腹腔鏡手術(shù)的，但是其他實施例可以用于非腹腔鏡手術(shù)，例如用在脈管或其他的導(dǎo)管插入術(shù)中，其中從工具尖端的傳感器檢測到的信息可以被回傳到導(dǎo)管柄部。更進一步，對于內(nèi)窺鏡檢查過程來說，從柔性內(nèi)窺鏡上的傳感器檢測到的信息可以被回傳到內(nèi)窺鏡柄部。舉例來說，其他實施例也可用于遠距手術(shù)或遠程呈現(xiàn)，以便執(zhí)行例行的外部檢查和/或由遠程醫(yī)生使用開放外科工具。另一個實施例是將這類反饋包括在機器人外科系統(tǒng)中，例如htuitive Surgical, Inc 的daF/ C/ 外科系統(tǒng)，以使操作者能夠具有直接的觸知反饋。
雖然在上文中根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)描述了不同實施例，但是應(yīng)該理解，這些實施例僅僅是作為例證和示例而不是作為限制給出的。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將會顯見的是，可在其中進行各種形式和細節(jié)方面的變化而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。由此，本發(fā)明的廣度和范圍不應(yīng)該受上述任一例示實施例的限制，而應(yīng)該僅根據(jù)所附權(quán)利要求及其等效方案限定。此外還應(yīng)該理解，在這里論述以及在這里引用的每一個實施例的每一個特征都可以與其他任何實施例的特征結(jié)合使用。這里論述的所有專利和公開都被全文引入以作為參考。
權(quán)利要求
1.一種外科工具系統(tǒng)，包括被配置成封閉組織的電外科工具，該工具包括遠側(cè)部分，該遠側(cè)部分包括經(jīng)由桿部與柄部相連的組織封閉機構(gòu)；與所述電外科工具耦合的傳感器，其中該傳感器被配置成監(jiān)測組織性質(zhì)；與傳感器電連接的控制系統(tǒng)，其中該控制系統(tǒng)從接收自傳感器的信號計算傳感器信息，并且將傳感器信息處理成信號命令；以及包括一個或多個觸覺執(zhí)行器的與柄部耦合且與控制系統(tǒng)電連接的反饋系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)將信號命令傳遞到反饋系統(tǒng)，并且反饋系統(tǒng)使用信號命令來向柄部產(chǎn)生與傳感器信息相關(guān)的觸覺反饋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科工具系統(tǒng)，其中傳感器被配置成監(jiān)測電組織性質(zhì)，并且反饋系統(tǒng)產(chǎn)生的觸覺反饋向用戶告知組織已被完全封閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的外科工具系統(tǒng)，其中傳感器是與電外科工具的遠側(cè)部分耦合的阻抗傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的外科工具系統(tǒng)，還包括處于工具遠側(cè)部分的可部署切割部件以及與切割部分耦合的位移傳感器，其中反饋系統(tǒng)產(chǎn)生的觸覺反饋還向用戶告知通過切割部件來切割組織是否就緒或是切割部件的切割速度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的外科工具系統(tǒng)，其中觸發(fā)器與可部署的切割部件耦合，并且一個或多個觸覺執(zhí)行器包括與觸發(fā)器耦合的動覺執(zhí)行器，以使能夠向運動施加可變阻力作為觸覺反饋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科工具系統(tǒng)，其中傳感器包括與柄部耦合的第一力傳感器，以及與耦合至工具遠側(cè)部分的兩個相對的鉗口構(gòu)件相耦合的第二位移傳感器，并且反饋系統(tǒng)產(chǎn)生的觸覺反饋向用戶告知位于與工具遠側(cè)部分相耦合的兩個相對鉗口構(gòu)件內(nèi)部的組織的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科工具系統(tǒng)，其中傳感器耦合到工具的遠側(cè)部分，并且從壓力傳感器和位移傳感器中選出，以及反饋系統(tǒng)產(chǎn)生的觸覺反饋向用戶告知血管僅僅部分位于與工具的遠側(cè)部分耦合的兩個相對鉗口構(gòu)件的內(nèi)部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科工具系統(tǒng)，其中傳感器耦合至工具的遠側(cè)部分，并且是從壓力傳感器和位移傳感器中選出的，以及其中反饋系統(tǒng)產(chǎn)生的觸覺反饋通過檢測到不存在通過血管的脈搏來向用戶告知組織已被完全封閉。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科工具系統(tǒng)，其中反饋系統(tǒng)產(chǎn)生的觸覺反饋還向用戶告知與電外科工具電耦合的電源的工作狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科工具系統(tǒng)，其中反饋系統(tǒng)產(chǎn)生的觸覺反饋至少包括振動或動覺反饋。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外科工具系統(tǒng)，其中用于產(chǎn)生觸覺反饋的信號命令取決于用戶的經(jīng)驗等級。
12.一種用于在組織封閉外科手術(shù)過程中向用戶提供反饋的方法，該方法包括如下步驟在組織封閉外科手術(shù)過程中，借助安裝在電外科工具遠側(cè)部分的至少一個傳感器來監(jiān)測組織性質(zhì)；處理傳感器信息；以及將觸覺反饋傳遞到電外科工具的柄部，其中觸覺反饋與傳感器信息相關(guān)聯(lián)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中組織性質(zhì)是電組織性質(zhì)，并且觸覺反饋向用戶告知組織已被完全封閉。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中電組織性質(zhì)是阻抗。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括監(jiān)測位于工具遠側(cè)部分的可部署切割部件的位移以及傳遞與由可部署切割部件切割所述組織是否就緒或是切割部件的切割速度相關(guān)的觸覺反饋。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中組織性質(zhì)是厚度，并且觸覺反饋向用戶告知在耦合至工具遠側(cè)部分的兩個相對鉗口構(gòu)件之間存在著過多組織，由此限制了實現(xiàn)可接受的封閉的能力。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中組織性質(zhì)是血管感測，并且觸覺信息向用戶告知血管僅僅部分處于與工具遠側(cè)部分耦合的兩個相對的鉗口構(gòu)件內(nèi)部。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中組織性質(zhì)是脈動，并且觸覺反饋通過檢測到不存在通過血管的脈動向用戶告知組織已被完全封閉。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括傳遞觸覺反饋的步驟，其中該觸覺反饋向用戶告知與電外科工具電連接的電源的工作狀態(tài)。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中觸覺反饋包括振動反饋和動覺反饋中的至少一種。
全文摘要
公開了一種具有觸覺反饋的電外科封閉工具。一種外科工具系統(tǒng)，包括用于封閉和橫切組織的電外科工具，以及集成在所述工具的柄部上并至少以觸覺效果的形式來向用戶生成相關(guān)反饋的觸知反饋系統(tǒng)。該觸知反饋系統(tǒng)向用戶警告組織性質(zhì)，即位于工具鉗口內(nèi)部的組織何時被完全封閉，何時就緒切割組織，切割速率或速度，位于工具鉗口內(nèi)部的組織量，以及血管是否完全位于工具鉗口以內(nèi)。此外，觸知反饋會向用戶警告該過程中的能量施加的工作狀態(tài)。
文檔編號A61B18/12GK102525644SQ20111040262
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者A·莫達里斯, C·烏爾里希, C·西梅克, P·格雷戈里奧 申請人:英默森公司