根據手持設備的割尖上的負載控制手術系統的方法

2024-03-06 07:22:15

專利名稱：根據手持設備的割尖上的負載控制手術系統的方法
技術領域：
本發明一般涉及眼科手術領域，並且尤其涉及控制白內障超聲乳化吸除術系統的手術參數的方法。
背景技術：
通過經由稱作角膜的透明外層部分傳導光線並且經由晶狀體將圖像聚焦到視網膜上，人眼起著提供視力的作用。聚焦圖像的質量取決於包括眼睛的尺寸和形狀、以及角膜和晶狀體的透明度的許多因素。當年齡或疾病導致晶狀體變得不太透明時，由於可被傳送到視網膜的減弱的光線，視力降低。這種缺陷在醫學上被稱為白內障。白內障的可接受治療是通過手術去除白內障，並且用人工晶體(IOL)替換晶狀體。在美國，大多數內障性的晶狀體利用被稱作白內障超聲乳化吸除術的手術技術被去除。在該過程期間，細小的割尖被插入患病的晶狀體中並且用超聲波震動。震動的割尖液化或乳化了晶狀體，以使晶狀體可被從眼睛中吸出。 一旦被移去，患病的晶狀體被IOL替代。
適用於眼科手術進程的典型的超聲波手術設備包括用超聲波驅動的手持設備(handpiece)、附裝的割尖(cutting tip)、衝洗套管以及電子控制臺。手持設備組件通過電纜或連接器以及軟管被連接到控制臺。外科醫生控制傳遞給手持設備的割尖的超聲波功率，並且通過踩踏腳蹬來請求功率直到控制臺上設置的最高功率，在任何給定時間將功率應用於組織。軟管經由手持設備組件提供衝洗液給眼睛並且從眼睛抽出吸入液體。
手持設備的操作部分是連接到 一組壓電晶體的、固定在中心的中空諧振棒或角狀物。晶體由控制臺控制並且在白內障超聲乳化吸除術期間提供驅動角狀物和連接的割尖的超聲波振動。晶體/角狀物組件通過撓性安裝被懸掛在中空體或手持設備的外殼內。手持設備體終止於減小的直徑部分或機身的遠端處的頭錐。頭錐被從外部穿線以接受沖洗套管。同樣，角狀物鑽在其末端被從內部穿線以接收割尖的外部穿線。沖洗套管還具有被旋到頭錐的外部穿線上的內部穿線的鑽。調整割尖以使尖端僅射出預先確定的量通過衝洗套管的開口端。
使用中，割尖的尖端和沖洗套管被插入角膜、鞏膜或其他位置中預先確定寬度的小切口中。通過晶體驅動的超聲波喇叭， 一個巳知的割尖在沖洗套管內沿著其縱軸用超聲波震動，從而乳化該處所選擇的組織。割尖的中空鑽與角狀物中的鑽通信，該角狀物隨後與從手持設備到控制臺的吸管通信。其他合適的割尖包括產生既有縱向又有扭轉
振動的壓電元件。這種割尖的 一 個例子在美國專利號6,402,769(Boukhny)中被描述，其內容在這裡被通過參考引入。
控制臺中的減壓或真空源經由割尖的開口端、割尖和角狀物鑽以及吸管從眼睛中抽出或吸出乳化的組織，然後到收集設備中。乳化的組織的吸出藉助於通過衝洗套管的內表面與割尖之間的小環形間隙4皮注入到手術位置中的鹽溶液或其他衝洗液。
一種巳知的手術技術是將到眼睛的前房中的切口做得儘可能小以便減小誘發散光的風險。這些小的切口引起緊緊地擠壓沖洗套管而阻止震動尖端的非常緊的創口 。衝洗套管與震動尖端之間的摩擦產生熱。尖端過熱與灼傷組織的危險通過尖端內流動的吸出液體的冷4P作用來減小。
當尖端變得阻塞或為乳化的組織所阻塞時，吸出流可被減小或消除，讓尖端變熱，從而減小冷卻而導致溫度升高，其可灼傷切口處的組織。此外，在堵塞期間，較大的真空可在吸出管中形成以致當堵塞 最終中止時，較大的液體量可快速地從眼睛抽吸，可能導致眼球萎陷 或對眼睛的其他傷害發生。
巳知的設備已使用檢測抽吸真空中大量增長、以及基於具體預先 確定的抽吸真空度來檢測堵塞的傳感器。根據該檢測的堵塞，可減小 手持設備的功率以及/或可增加衝洗和吸出流率。見美國專利號
5，591,127， 5，700，240和5，766，146 (Barwick， Jr.等)，此處通過參考 引入其全部內容。然而，這些設備使用固定的抽吸真空度來觸發來自 系統的響應。該固定度是基於所選擇的真空上限的固定百分比的閾值。 然而，這種系統的使用和有效性是有限的，因為其直到達到預置的抽 吸真空度才做出響應。Boukhny等的美國專利6,179 ，808 (其全部內容 此處作為參考被引入)描述了這樣一種系統，即當溫度超過預先確定 的限度時，按照根據測量或估算的衝洗流來計算，從而減小信號幅度 以及/或佔空比。
巳知的堵塞感應系統可因此被改進，因為實際上，抽吸真空度在 堵塞的不同階段期間在很短時間內可能改變。將該預置真空限度設置 太低導致系統過早地改變其工作參數，並且在堵塞已清除後保持那些 參數。將限度設置太高可導致系統太接近於堵塞的實際出現時而不能 改變其設置，以及在堵塞的清除之前將其設置改變回正常。此外，當 割尖被阻塞時，切割效率是最大化的，因此當檢測到阻塞情況時，增 加功率使切割效率最大化，但增加了使環繞尖端的組織過熱的危險。
進一步地，整個手術期間，存在當尖端按壓晶狀體以便乳化晶狀 體組織的時候，並且存在當尖端沒有與晶狀體接觸的時候。然而，超 聲波能量一直保持到外科醫生釋放腳蹬，甚至在當晶狀體物質被吸出， 外科醫生將尖端從晶狀體移開或晶狀體離開尖端時。手術的效果降低， 並且浪費的能量可導致尖端的不必要加熱，其可增加對切口處組織不 希望的灼傷的可能性。
因此，對更準確地檢測到手術吸出系統中堵塞的出現並且清除的 堵塞檢測系統存在著持續的需要。該信息可被控制系統使用來據此調整功率，例如堵塞期間增加功率以便提高超聲波尖端的切割效率，以 及/或當相對溫度達到預先確定的閾值時減小功率以便防止過熱。通過 增加檢測尖端何時不再與晶狀體物質接觸並且自動地調整功率的負栽 檢測系統，可進一步提高切割效率。

發明內容
根據 一 個實施例，控制手術系統的方法包括建立閾值功率電平，
壓和電流，監視超聲波手持設備的割尖上的負載。由手持設備汲取的 功率與閾值功率電平相比，並且根據需要調整，例如，如果通過調整 超聲波手持設備的輸出的幅度或行程，由手持設備汲取的功率超過閾 值功率電平。
在可選實施例中，控制手術系統的方法包括建立閾值功率電平， 以及基於切割功率間歇之間的非零感應功率間隔期間由手持設備汲取 的電壓和電流，監視超聲波手持設備的割尖上的負載。由手持設備汲 取的功率與閾值功率電平相比，並根據需要調整。進一步地，建立閾 值溫度，並且監視通向手持設備的管中的衝洗壓力。計算衝洗液的流 率以及確定衝洗液流率的吸熱量。比較或分析吸熱量與提供給手持設 備的功率以確定眼睛的溫度，將其與閾值溫度相比。根據需要調整提 供給手持設備的割尖的功率。
根據另 一個實施例，控制手術系統的方法包括建立閾值功率電 平，以及基於切割功率間歇之間的非零感應功率間隔期間由手持設備 汲取的電壓和電流，監視超聲波手持設備的割尖上的負載。由手持設 備汲取的功率與閾值功率電平相比，並且如果由手持設備汲取的功率 超過閾值功率電平的話，調整該功率。功率可通過改變超聲波手持設
備的幅度或行程(stroke)來調整。此外，確定手術系統的操作參數 的變化率，並且基於該變化率確定堵塞的階段。基於所確定的堵塞的 階段，根據需要調整提供給手持設備的割尖的功率。
在各種實施例中，在感應間隔或者脈沖處於小於切割脈沖的功率電平的功率電平期間，通過監視電壓和電流執行負載監視。在脈衝或 間隔的基本恆定的部分期間或在感應間隔或脈衝的衰減期間，可監視 電壓和電流。感應脈衝或間隔可具有固定的或可變的期間。感應脈衝 或間隔可剛好在切割脈衝之前或緊隨其後，或可以是從切割脈衝中分 離出的脈沖或間隔。負載監視也可以在非零感應功率間隔的衰減期間 執行。因為感應間隔處於較低的功率電平，所以一些切割程度可發生。
通過調整切割脈沖的行程或繼非零感應間隔之後的間隔，可調整 功率。在各種實施例中，通過調整超聲波手持設備的輸出的佔空比， 可做出功率調節。靈敏度調整可被用於調整提供給割尖的功率。
也可以使功率調節與計算沖洗液的流率與確定吸熱容量相關以 確定眼睛的溫度，其與閾值溫度相比以判斷功率是否應該被調整。


現在參考附圖，其中類似的附圖標記自始至終代表相應的部件，
並且在其中
圖l是可被用於各種實施例的示例性手術系統的透視圖； 圖2是示出了手術系統的部件的方框圖3A - 3B圖解了可被用於各種實施例的示例性超聲波手持設備； 圖4是圖解了根據模式以及一個或多個工作參數的變化率，調整
傳遞到手持設備的功率的方法的一個實施例的流程圖； 圖5圖解了可被用於本發明的實施例的堵塞的階段； 圖6圖解了處於圖5中所示的堵塞的不同的階段，抽吸真空以及衝
洗壓力的模式；
圖7是圖解了調整功率以阻止換能器尖端過熱的方法的一個實施 例的流程圖8A - 8B是圖7中所示實施例的一個實施例的更詳細的流程圖； 圖9圖解了具有等幅和不同非導通時間、以及由腳蹬的按下控制 的不同非導通時間的示例性突發模式脈衝；
圖10圖解了具有不同佔空比、以及由腳蹬的按下控制的佔空比的
19示例性脈衝方式脈衝；
圖11圖解了根據 一 個實施例，切割脈衝之間的非零感應功率等
級；
圖12是圖解根據功率、闞值以及靈敏度計算調整功率的方法的流
程圖13是可被用於 一個實施例的手持設備供電系統的示意圖； 圖14圖解了根據另外的實施例，具有持續期間比圖11中所示的感 應功率電平持續期間短的非零感應功率電平；
圖15圖解了根據另外的實施例，切割等級之間以及具有超時改變
的持續期間的非零感應功率電平；
圖16圖解了根據另 一 個實施例，切割脈沖之間分立的非零感應功 率脈衝以及切割與感應功率脈衝之間為零的功率；
圖17圖解了根據另外的實施例，切割脈衝之間期間的分立的感應 功率脈衝，以及比圖16中所示的感應功率脈沖的持續期間短的感應功 率脈衝的期間；
圖18圖解了根據另 一個實施例，具有超時改變的持續期間的分立 的非零感應功率脈衝；
圖19圖解了根據另 一個實施例，剛好在切割脈衝之前的非零感應 功率脈沖；
圖20圖解了根據另 一個實施例，剛好在切割脈衝之後的非零感應 功率脈沖；
圖21圖解了根據另 一個實施例，切割脈衝之間期間的非零感應功 率脈沖以及基於衰減的感應功率脈沖所做的感應功率測量； 圖22圖解了根據較慢衰減的感應功率脈衝所做的測量； 圖23圖解了根據較快衰減的感應功率脈沖所做的測量；以及 圖24圖解了根據另 一個實施例，在從高電平到低電平切換切割脈 衝後，根據切割脈沖的衰減速率所做的感應測量。
具體實施方式
本說明書描述了例如在白內障超聲乳化吸除術中使用的控制手 術系統的方法的實施例。這些實施例提供了手術系統，通過檢測吸出 系統、沖洗系統或其組合的壓力級的變化，其能夠檢測諸如堵塞的手 術事件的階段，例如堵塞的起始、預堵塞情況、完全堵塞以及堵塞何 時中止。通過監視抽吸真空或衝洗壓力級如何變化，堵塞的起始以及 中止可被準確地檢測到。 一旦檢測到堵塞，或者通過增加尖端的行程 或者通過增加脈衝式的超聲波功率的佔空比，可給手術系統編程以增 加手持設備的可用功率。
為幫助避免尖端的過熱，手術系統監視衝洗流速並且如果預測到 過熱情況，自動地減小手持設備的功率。可選地，或者此外，由手持 設備汲取的功率量可被監視，其表明尖端上的切割負載。該信息可被 用於自動地調整尖端的功率或者行程(位移)以補償尖端上的負載變 動。在下面的描述中，參考了附圖，但是不是限制的目的，而是圖解 說明了可被利用的特定的實施例。
實施例可在市場上可買到的手術系統或控制臺上通過適當的硬
件和軟體控制來實現。 一個適當的系統100在圖1中被一般地圖解並且 代表從Alcon Laboratories公司，6201 South Freeway, Q — 148， Fort Worth, Texas 76134買到的INFINITE⑧視覺系統。
圖2更詳細地圖解了 一個示例性控制系統100 。控制系統IO(H皮用 來操作超聲波手持設備112並且包括控制臺114，其具有控制模塊或中 央處理器116,吸出、真空或螺形壓縮泵118，手持設備電源供給120， 沖洗壓力傳感器("IPS) 122以及閥門124。控制臺114可以是任何市場 上可買到的諸如ACCURUS 手術系統的手術控制臺，也可從Alcon Laboratories公司買到。雖然示出了沖洗壓力傳感器，但是本領域技 術人員將認識到也可使用流率傳感器，而不是壓力傳感器，。
各種超聲波手持設備112以及割尖可被利用，包括但不限於美國 專利號3，589，363; 4，223，676; 4，246，902; 4,493,694; 4,515,583; 4,589,415; 4,609,368; 4，869，715; 4，922，卯2; 4,989,583; 5，154，694以及5，359，996 中所描述的手持設備以及尖端，此處其全部內容作為參考被引入。為
21說明的目的，而不是限制，示例性手持設備在圖3A-B中示出。
再參考圖2，中央處理器116可以是任何合適的微處理器、微控制 器、計算機或數字邏輯控制器。泵118可以是螺狀的、膜片式的、Venturi 或其他合適的泵。電源供給120可以是任何合適的超聲波驅動器，諸如 裝在ACCURUS手術系統，也可以從Alcon Laboratories公司買到。閥 門124可以是諸如螺線管制動收縮閥的任何適合的閥門。諸如鹽水的衝 洗液的浸劑可由鹽水源126提供，其可以是任何市場上可買到的用瓶或 袋提供的沖洗溶液。
使用中，衝洗壓力傳感器122通過衝洗管130， 132和134一皮連接到 手持設備l 12以及浸劑液體源126上。衝洗壓力傳感器122測量從源126 到手持設備112的衝洗液的壓力，並且通過電纜136將該信息提供給中 央處理器116。沖洗液壓力數據可被中央處理器116使用以利用軟體指 令控制控制臺114的工作參數。例如，中央處理器116可以通過電纜140 改變電源供給120的輸出，其中所迷電源供給120的輸出通過電力電纜 142發送到手持設備112和尖端113。中央處理器116也可使用由衝洗壓 力傳感器122提供的數據以通過電纜144改變泵118的操作。泵118通過 管146從手持設備112吸出液體並且通過管148送到收集容器128中。中 央處理器116也可使用由衝洗壓力傳感器122提供的數據並且使用電源 供給120的輸出來給用戶提供可聽音。有關這種手術系統的補充細節可 在美國專利號6，179，808 ( Boukhny等)以及6，261，283 ( Morgan等)中 被找到，此處其全部內容作為參考被引入。
在一個實施例中，控制臺114基於堵塞事件的階段可控制提供給 手持設備112的功率量。更具體地，基於抽吸真空度、衝洗壓力級、或 者抽吸真空和衝洗壓力級二者做出功率調節。改變例如可以是抽吸真 空以及/或沖洗壓力的增減的變化率。
提供給手持設備的功率量的調整可以如圖4中所示做出。開始， 在步驟400中，經過一段時間周期，檢測堵塞或者其他手術事件期間手 術操作參數的模式。操作參數可以是抽吸真空以及/或衝洗壓力。也可
以檢測到兩個壓力，然而，為說明而不是限制的目的，主要參考單個操作參數。在步驟410中，操作參數的值以及/或變化率可以被確定或 者計算。基於該計算，確定堵塞的階段。在步驟430中，根據需要，基 於堵塞的階段，提供給手持設備112的割尖的功率量可以被調整。更具體地，在堵塞之前、期間以及之後，跟隨可檢測的模式之後 的抽吸真空以及沖洗壓力級已被確定。該模式可被用於識別堵塞的階 段並且據此調整提供給手持設備112的功率。如圖5所示，典型的堵塞事件具有下面的階段堵塞起始500;預 堵塞510;完全堵塞520;堵塞中止530;以及恢復540。術語"起始"一 般被用於指堵塞的最開始或者初始階段，而"預堵塞"一般被用來指在 堵塞起始之後以及在完全堵塞之前的時刻。換言之，"起始，，一般被用 於指堵塞的發展的開始，而"預堵塞"一般被用於指堵塞成長成完全堵 塞的階段。圖6更詳細地圖解了檢測到的抽吸真空和沖洗壓力的模式。對於 每個階段，抽吸真空被表示為時間(t)上(mmHg)而衝洗液或者鹽 水的壓力^皮表示為相同時間(t)上(cmH20)。下面更詳細地討論這 些階段。如圖6所示，堵塞起始事件或者情況500的特點在於自真空以及衝 洗壓力為相對穩定或恆定期間(600以及605 )的非堵塞的狀態下，抽 吸真空中的快速增長610以及衝洗壓力中的快速增長615。換言之，真 空以及沖洗壓力以其增加的速率>0。如所示，起始500通過增加的抽 吸真空以及衝洗壓力被識別。然後沖洗壓力可略減小(617)並且穩定 (618)。然而，抽吸真空的級開始增加，並且在衝洗壓力保持穩定的 時候持續增加。在堵塞起始事件500之後，堵塞發展或成長為預堵塞事件或情況 510。如圖6所示，預堵塞事件510的特點在於抽吸真空中的增長率的減 緩620，以及相對穩定的沖洗壓力625。因此，抽吸真空的增長率以及 沖洗壓力兩者都逐漸地減小到零的速率。換言之，真空以及衝洗壓力 兩者都變得相對穩定。預堵塞情況510成長為完全堵塞520。完全堵塞的特點在於最大限23度630。進一步地，沖洗壓力是穩定的635。在完全堵塞520之後，堵塞中止530。堵塞中止事件530的特點在 於抽吸真空640以及沖洗壓力645兩者的快速減小。如圖6中所示，在堵 塞的中止之後，抽吸真空和衝洗壓力級兩者都快速地減小(相應的速 率< 0)。在快速減小之後，抽吸真空的衰減的速率減小642,而沖洗 壓力級可反向略向上然後穩定648。在堵塞中止520之後是堵塞恢復階段530。恢復階段530的特點在 於抽吸真空650和衝洗壓力655的減少率的持續減緩，最終達到基本恆 定水平。換言之，真空和衝洗壓力的衰減速率從負數逐漸地增加到近 似(K基於測試的手術系統，圖6中所示的真空和衝洗壓力的模式對於各個手術系統是一致的並且利用各種巳知的數位訊號處理方法可以被 檢測到。在一個實施例中，真空和沖洗壓力利用相關法被檢測到。例 如，通過計算預先定義的模式與從手術系統的實際抽吸真空或衝洗壓 力傳感器讀數之間的線性相關，可以檢測堵塞的階段。定義堵塞起始 的抽吸真空的預先定義模式例如可以是由線性增加的真空讀數的12點 緊隨的相同真空讀數的4點。例如，兩個序列Xj與yi之間的線性相關是一個序列通過線性變換 可被如何接近地變換成另 一個的衡量y產ax! + b其中a-線性相關係數，b-偏移量。 假定兩個序列，線性相關R計算如下其中N-相關長度(即，序列中的點的數量) 線性相關係數計算如下formula see original document page 25根據 一 個實施例的方法包括計算手術系統的使用期間，所收集的 抽吸真空以及/或衝洗壓力傳感器讀數的採樣序列與代表所討論的堵 塞事件的預定義模式之間的線性相關。所計算的相關值反映了釆樣序列與預定義模式之間的相似性，用最高可能值1.0代表絕對符合。表明 足夠相關的值的範圍最好為0.80與0.99之間。一旦建立匹配或可接受的相關性，諸如預堵塞和堵塞恢復的一些 手術事件的必然性為高，並且系統的手術參數可以根據需要被調整。對於諸如堵塞起始和堵塞中止的事件，基於測試值的改變的速 率，模式匹配應該被核准。利用線性相關係數可估算真空和衝洗壓力 的變化率，線性相關係數反映了測試序列以及預定義模式的斜率比， 並且因此可以被用來估算採樣序列是否具有具體的事件的足夠變化 率。在一個實施例中，變化率是導數(AValue/ATime)，或值中的 變量對某一時刻的直接計算。對於不同設置(例如，不同的抽吸泵速 率)的給定系統，足夠速率的標準可以憑經驗建立。對於要求既在模式匹配又在變化率上核准的情況，當兩個情況都 滿足時，認為堵塞事件將被檢測到。 一旦檢測到堵塞事件，可以調整 系統的手術參數。所描述的方法可被應用於檢測堵塞序列(堵塞起始、 預堵塞、堵塞、堵塞中止以及恢復)中的所有事件。通過檢測抽吸真 空以及/或衝洗壓力級的才莫式，功率應該當時調整的定時可淨皮準確地確 定。因此，實施例比依賴於閾值或預先確定的抽吸真空度來識別完全 堵塞的巳知系統更準確。在進一步的實施例中，利用巻積而不是相關性可實現模式的匹 配。因此，本領域普通技術人員將理解此處所討論的相關性、導數以 及巻積技術僅僅是說明性例子而沒有意指限制。在進一步的實施例中，提供給手持設備的功率量可被調節以防止尖端113的過熱，其可導致破壞眼睛組織。該實施例被稱為Thermal WatchTM並且在圖7中被一般地圖解。在步驟700中，閾值溫度被建立。在步驟710中，諸如鹽水的衝洗 液126的源的壓力被監視。在步驟720中，計算或確定由來自被監視的 衝洗液源126的沖洗液的流速組成。在步驟730中，確定吸收熱量的沖 洗液的流率的容量，或衝洗液的吸熱量。在步驟740中，比較或分析所 確定的吸熱量與提供給手持設備112的功率。基於該比較或分析，眼睛 或其他組織的溫度在步驟750中被確定。例如，以離散時間步驟通過執行溫度計算可確定眼睛的大約溫 度，其中通過將先前溫度估算乘以冷卻係數(其<1)得到當前時刻處 的估算溫度，然後加上在時間間隔期間供給的功率乘以功率係數，減 去時間間隔期間的流率乘以流率系#:。在步驟760中，比較估算的眼睛溫度與閾值溫度。在步驟770中， 基於估算的溫度是否超過閾值或超過閾值預先確定的量，根據需要， 調整提供給超聲波手持設備112的割尖113的功率量。例如，如果估算 的溫度超過閾值，通過減小超聲波信號的幅度以及/或減少超聲波信號 的佔空比，可以減小提供給手持設備的功率，而如果估算的溫度低於 閾值可以保持或增加功率。圖8圖解了實現圖7中所示的過程的實現。參考圖8，在步驟800中， 做出判斷Thermal WatchTM特性是否啟用。如果沒有啟用Thermal Watch ,那麼在步驟805中，利用線性超聲波控制功能系統操作。換 言之，所供給的超聲波功率通過控制臺設置以及外科醫生踏下腳蹬來 控制。如果Thermal WatchTM被啟用，那麼在步驟810中，由外科醫生 設置的閾值被注意到或由系統讀取。閾值可以是無單位的並且從"斷 開"到"最高"可以用許多步驟。在步驟815中，系統監一見衝洗液的壓力("IPS讀數")以及/或在 步驟820中，監視衝洗液源瓶子126的高度。這些沖洗液壓力參數，表26明衝洗液的流率，即，在步驟825中，某一時刻上沖洗液的數量。巳知 衝洗液流動的速率，該沖洗液流動的速率的熱量冷卻容量可以是近似 的(步驟830)。用時間函數表示的流動函數F (t)可約等於穿過射流 管的壓力衰減的線性函數F (t) =R (Po-P (t)),其中Po是衝洗 源壓力(例如，衝洗瓶子高度)，P (t)是沖洗壓力傳感器讀數，以 及R是壓力源與沖洗壓力傳感器之間的射流管電阻。對於給定射流(即 可消耗的)配置憑經驗建立電阻R。以上近似值產生穩態流情況的準 確結果。為提高瞬時響應的估算精度，指數衰減校正可被如下加到上 面的方程式中
其中3是瞬時係數，以及TO是近似的射流管的時間常數。對於給
定的射流(即可消耗的)配置可憑經驗建立兩個值。為可消耗的Alcon INFINIT^系統建立的釆樣值為6=0.3，罰=1.3秒。上面的方程式可 容易地轉換成容許方法的實際實現的離散形式。
在步驟835中還監視由手持設備112 (即，Ultrasonic或"US Power Level")的超聲波割尖113產生的熱量。然後在步驟840中，比較衝洗 液流動的熱量冷卻容量的近似值與由超聲波割尖113產生的熱量，以確 定眼睛的近似溫度。在步驟845中做出判斷，眼睛的溫度是否比預置閾 值高或者是否在闊值的某個容限範圍之內。例如，容限可以是閾值以 內(例如低於)3華氏度，如圖8中所示。本領域技術人員將理解取決 於所期望的系統的靈敏度，也可以使用其他預先確定的量或者容限。
如果眼睛的溫度不在容限(例如，3華氏度)內或者不超過閾值， 則可使用線性超聲波控制函數(步驟850 )。然而，如果眼睛的溫度在 容限範圍之內或者超過闊值，那麼在步驟855中系統利用算法來計算適 當的佔空比。控制算法例如可以是諸如PI (比例-積分)或PID (比 例-積分-導數)控制算法的標準線性控制算法。控制算法也可以是 非線性的控制算法，諸如有或者沒有滯後的繼電式控制器。本領域技 術人員將理解各種算法可被用於不同的應用中。例如，在步驟860中，開始做判斷系統當前是否以連續模式運行。 在連續模式中，連續的電源供應不中止地被應用於手持設備。如果系 統處於連續模式，則在步驟865中，系統將運行方式從連續的切換到脈 沖的超聲波功率。如果系統不在連續模式中，則在步驟870中做出判斷 系統是否以突發或脈衝方式運行。
參考圖9a - 9b ，突發模式提供了超聲波功率的 一 系列周期性的、 固定寬度的、等幅的脈衝卯O，每個後面有"斷開"時刻910。本領域技 術人員將理解，實際上，圖9a - 9b及其他圖中所示的脈衝不是"理想的" 脈沖。更確切些，不同狀態之間的脈衝漸變段或斜坡例如應歸於電容 和電感。因此，圖9a-9b及其他圖中所示的理想的或模型矩形脈沖為 說明和圖解的目的而提供，實際上脈衝不具有理想的矩形形狀。
固定寬度脈沖900之間的非導通時間910例如經由腳蹬的按下，由 外科醫生的輸入控制。換言之，在突發模式中，每個脈沖900具有固定 的"導通"時間以及可變的"斷開"時間。"斷開"時間通過調整腳踏_板或 腳踏開關的位置來改變。
例如，圖9a-9b圖解了腳踏開關的四個位置當腳踏板最初處於 位置1並且進一步按下到位置2時，非導通時間910降低，當被從位置2 按下到位置3時，降低更進一步。因此，隨著腳踏板被進一步按下，一 段時間中的固定寬度的、等幅的脈沖的數量增加了。隨著腳踏板被進 一步按下，非導通時間最終等於導通時間。這種情況下，腳踏板從位 置3到位置4的進一步按下導致脈衝的幅度被增加，而保持相同的非導 通時間910。換言之，在非導通時間與導通時間相同之後，可產生脈衝 振幅，從而增加了提供給手持設備的功率。
再參考圖8和9a-9b，如果系統處於突發模式，通過減少功率"導 通"時間或增加功率"斷開"時間，在步驟875中，可調整具有相同樂P中 寬度的超聲波功率的脈沖數，從而，在給定時間內給超聲波尖端U3 提供較少的固定寬度脈沖以及較少功率，以便冷卻尖端113。如果系統 不在突發模式中，在步驟880中，系統處於脈沖方式。
參考圖8以及10，如果系統處於脈衝方式，那麼樂^沖1000的幅度保持恆定，並且通過調整提供給手持設備112的功率脈沖的佔空比，在 步驟885中可調整提供給手持設備的功率。在理想的矩形脈衝1000的序 列中，脈衝期間對脈衝周期的比或"高，，脈衝級的期間對"高，，和"低，，級 (一個周期)的期間總和的比為佔空比，表示為分數或百分比。因此， 可改變每個等幅脈衝1000的持續期間(例如，變得更窄或更寬)以改 變佔空比，並且因此改變提供給手持設備的功率量。
可選地，如果系統以連續才莫式運行(860 )，並且眼睛溫度高於 閾值，則電源可被關掉直到眼睛溫度降低於閾值。進一步地，如果系 統以突發或脈衝方式運行並且眼睛的溫度高於閾值，由於脈衝的餘量， 可關掉電源，並且下一個功率脈衝可被推遲，如果必要的話，直到眼 睛溫度減少到低於閾值。
本領域技術人員將理解Thermal Watch特性可被用於脈衝的不 同類型，例如，連續的、脈沖的、突發的以及具有不同模式的脈沖， 諸如稍後在該詳細說明中所描述的以及圖14-24中所示的脈衝，如前 所述，因為Thermal Watch起調節器的作用，其周期性地確定提供的 功率量，而不考慮脈衝類型或脈沖模式，以及所確定的功率量如何與 閾值比較以及功率量如何與閾值比較。
當檢測到堵塞事件時，可做類似的功率調節。例如，在一個實施 例中，通過在超聲波佔空比中增力口 "導通"時間或通過減少電源"斷開" 時間可增加提供給尖端113的功率，以便增加手持設備112的切割效率。 利用Thermal Watch特性在尖端113變得過熱之前，可監視眼睛的溫度 以減小電源"導通"時間，或增加電源"斷開"時間。因此，實施例提供 了必要時(例如，當堵塞事件發生時)有效地增加功率的方法，然而 根據需要，有效地監視以及降低功率，以免尖端113的過熱以及灼傷或 傷害眼睛組織。
可選實施例涉及負載檢測系統和方法，通常被稱為"按需要通 電"，如果確定將請求太多的功率，限制或駁回由外科醫生請求的功率 量，以免破壞眼睛組織。系統可檢測到割尖113何時不再與晶狀體組織 接觸或與具有不同硬度的晶狀體組織的不同的部分接觸，並且自動地調整提供給手持設備的功率量。
如先前所討論的，手持設備112中的一個或多個壓電晶體由電源
供給提供的電源驅動。晶體震動，其隨後導致手持設備中的針震動並
且發出超聲波能量。外科醫生定位針以使超聲波能量被提供給諸如晶
狀體的眼睛組織，例如來破碎白內障。單獨的吸出系統被用來移去組
織碎片。通過，例如按下腳踏開關或其他開關激勵器，外科醫生可要
求一定的功率量被提供給尖端113。在手術期間，系統將電壓的低電平
應用到晶體，導致它們發出少量超聲波能量。然後，在這個條件下測 量晶體兩端的電壓和通過晶體的電流。電壓和電流值被用來計算由手
持設備汲取的功率值。當尖端113與更硬的組織或物質(諸如白內障的 晶狀體)接觸時，超聲波手持設備112力圖汲取更多功率以便保持給定 的行程(幅度)。基於典型的白內障手術中接觸通過尖端遇到的材料， 該功率的增加已被發現是可以較低的功率設置測量的。在改進的脈衝 方式中，在用於切割組織的較高功率脈衝之間，少量的功率被應用於 尖端112。換言之，在低功率期間應用少量的功率。
例如如圖11中所示，脈衝方式類型驅動信號包括切割間隔110 0之 間的高的交變間隔或切割功率1100 a - e (通常1100 )以及低的交變間 隔或感應功率1110a-e (通常1110)。然而，感應間隔1110的幅度大 於零。換言之，感應功率在切割間隔之後沒有減小到零。
在圖解的實施例中，切割間隔1100和感應間隔1110的持續期間是 近乎相同的。在感應間隔期間執行電壓和電流測量，以便使由手持設 備112在感應間隔期間汲取的功率量與尖端113處的負載1130相關。因 為少量功率仍應用於尖端，某一程度的切割也可發生，然而，切割主 要發生在較高功率的切割間隔期間。因此，雖然該詳細說明涉及"感 應"間隔，感應和切割都可發生在該間隔期間。
由手持設備112汲取的功率量在感應間隔1110期間確定，然後用 於調整下一個或隨後的切割間隔1100的功率。基於檢測到的功率和外 科醫生的要求，成比例地調整功率。換言之，如果在尖端處檢測到較 高負栽，在下一個切割間隔上，由外科醫生要求的功率的較高部分(可能全部)將被傳遞。同樣，如果檢測到較低的負載，在下一個切割間
隔1110期間，由外科醫生要求的功率的較小部分(可能沒有)將被傳遞。
例如，在感應間隔1110a期間所檢測到的功率被用來成比例地調 整下一個切割間隔1100b的功率電平。類似地，在感應間隔1110b期間 所檢測到的功率被用來成比例地調整下一個切割間隔1100c。因此，切 割功率1100被連續地調節，以補償手持設備112的超聲波尖端113上的 不同負載1130。
如圖ll中所示，感應間隔1110的功率電平對時間是相對恆定的。 然而，感應間隔1110可改變，但是不應為零，或者如此低以至於尖端 處的負載不能被檢測到。感應間隔1110的功率電平可改變，例如取決 於系統參數和測量設備的靈敏度。因此，利用非零感應期間的實施例 與巳知的"脈衝方式"驅動系統相反，巳知的"脈衝方式"驅動系統通常 使用交變的高功率和零功率脈沖，即，"導通"和"斷開"之間的切換， 而不是高功率的和低功率或"導通"和"低功率."之間的切換。
由於超聲波手持設備和割尖中的變化，負載1130感應特性應該在 每個手術開始時校準。例如，在"調準循環"(tune cycle)期間可執行 校準，在此期間手持設備尖端113處於裝滿衝洗液的測試箱中。此時， 超聲波功率以感應功率設置被應用於尖端113。在此基準情況之下，由 手持設備汲取的功率量112作為閾值或"空栽，，情況被保存在控制系統 存儲器中。如果必要的話，隨著手術進行，控制系統114可使用自動閾 值調整，基於手術期間所測量的負栽113 0調整該閾值。
負載感應特性還容許外科醫生控制由控制系統114所做的調整的 靈敏度。更具體地說，靈敏度調整是線性或係數調整，其設置當感應 到小於滿負載時所做的功率減小的增益。 一旦設置了閾值和靈敏度， 手持設備112的功率基於算法而可被調整。
圖12和13圖解了算法和系統的實施例，該系統根據用於基於所感 應的電壓和電流負載1130執行這些功率行程或振幅變化的算法操作。 最初，在步驟1200中確定閾值1355。如先前所討論的，閾值功率1355是固定值，在衝洗溶液或鹽水或其他參考環境中操作超聲波機頭112 之後，閾值功率1355被確定。換言之，當沒有組織將被切割時，閾值 功率1355代表基準功率。
由割尖113汲取的功率在步驟1210中被監視。電源供給120被連接 到手持設備112並且經由電源線1302提供功率給尖端113。功率控制系 統1300經由連接器1303 - 1305被連接到電源供給120的輸入和輸出。連 接器1304和1305孝皮連接到電源供給120的輸出，並且連接器1303,皮連接 到電源供給120的輸入。
所示的功率^:制系統1300包4舌電壓和電流的反々貴1310和1311。反 饋單元1310和1311被耦合到連接器1304和1305。在感應間隔1110期間 獲得的電壓和電流測量結果基於手持設備l 12中的壓電晶體上所置的 應力。如果針或尖端113遇到更多對切割的抵抗(高負栽)，電壓以及 /或電流的幅值可增加，而如果針或尖端113遇到更多容易切割的組織
(較低的負載)，則電壓以及/或電流的數值可減小。由反饋1310和1311 在每個感應間隔1110期間獲得的電壓和電流值被提供給相應的均方根
("RMS")轉換器1320和1321。
和平均電流幅值。這些均方根值被提供給模擬到數字的("A/D")轉 換器1330和1331 ，這些轉換器將代表相應的測量到的模擬電壓和電流 的數位訊號提供給微處理器1340。
微處理器1340可以是如以上所討論的相同的孩乏處理器116或單獨 的微處理器或控制器。數字電壓和電流值通過A/D轉換器1330和1331 提供給微處理器1340。微處理器1340中的軟體根據由A/D轉換器1330 和1331提供的值，按照功率("P，，)=電壓("V") x電流("I")，計 算1350在感應間隔1110期間檢測到的"感應"功率1352。因此，不必對 諸如相位和諧振的非線性屬性作出說明，計算包括線性計算。然後， 將感應功率1352與閾值或基準功率1355比較。
當手持設備112切割組織需要功率時，即，當手持設備112被應用 於某物而不是基礎材料或諸如鹽水的液體時，所計算的感應功率1352
32超過閾值或基準功率1355。感應功率1352與閾值功率1355的比較被用 來確定將被提供給手持設備l 12的功率應該被如何調整，如果有的話， 在步驟1240中的下一個切割間隔期間，根據通過手持設備112的尖端 113遇到的組織的特性。該比較乘以定標因子1356，其中所述定標因子 1356存儲在手持設備中，或者存儲在將感應功率1352超過閾值功率 1355的量與檢測到的滿負栽的分數1357相關聯的軟體中。定標因子 1356例如可以根據系統先前的操作憑經驗確定。
除了該閾值比較與百分比負載計算之外，靈敏度調整或係數1360 由外科醫生設置，以表明在下一個切割間隔期間根據感應功率1352超 過闊值功率1355的量，由外科醫生請求的功率的多少部份應該提供給 尖端。靈敏度係數1360從0到1，或者被通常表示為％值，例如，20%、 50%或85%。這些值對於外科醫生代表為斷開、低、中、高或者其它 的定標或示值。在步驟1250中，由(感應電壓-閾值)x定標因子計算 所得到的值乘以靈敏度係數1360。所請求功率1370 (例如，如由腳踏 開關1375的級指示)的更大量被提供給具有較高靈敏度係數而不是具 有較低的靈敏度係數的手持設備112。例如，如果外科醫生通過腳踏板 1375請求"X"功率量1370，則取決於靈敏度係數1360，該"X"功率1370 的一些、全部、或者沒有一部分可被提供給手持設備112。
因此，實際上提供給手持設備112的功率1380可小於或者相同於 由外科醫生通過腳踏板1375的按下所請求的功率量1370。因此，實施 例利用線性關係和計算、閾值確定和基於靈敏度係數的線性計算，以 便調整提供給手持設備112的功率量1380。
圖11圖解了一個包括用於圖12和13中所示的按要求提供功率的 系統的切割和感應間隔的脈衝圖形。圖11中所示的脈衝圖形包括相對 恆定以及近乎相同持續期間的切割和感應間隔。在可選實施例中，如 圖14 - 24中所示，不同的脈沖圖形可被用於不同的切割以及感應間隔。 為了圖解不同的切割和感應脈衝以及間隔，在沒有相應的負栽的情況 下顯示脈衝，然而，本領域技術人員將理解基於手持設備的尖端處的 負栽，根據需要來調整切割間隔的幅度。該詳細說明涉及"間隔"和"脈
33衝"。脈衝是開始於以及結束於零功率的信號，而間隔可以被認為是脈 衝的一部分，並且因此，或者開始或者結束於零功率。然而，為了該 詳細說明的目的，這些術語是可互換的，因為它們都提供了感應功率 的持續期間和切割功率的持續期間。因此，"間隔"意欲包括"脈沖"， 而"脈衝"意欲包括"間隔"。
參考圖14，在一個可選實施例中，感應間隔1110的持續期間在時 間上近乎相同而比切割間隔1 IOO的持續期間短。在進一步的實施例中， 如圖15所示，感應間隔1110的持續期間經過一段時間可以改變，以使 它們比切割間隔短、與切割間隔期間幾乎相同、或者比切割間隔長。 例如，感應間隔1110的持續期間可以淨皮調節，以適應信號^^聲比(S/N) 和系統響應。較長的感應間隔1110可提供更好的S/N比和更多的延遲響 應。因此，可以選擇感應間隔1110的持續期間來與系統部件和能力相 協調。
參考圖16，在進一步的可選中，感應間隔1110可以剛好位於分立 的切割間隔1100之前。例如，在感應間隔1110期間，功率從零電平增 加到低功率電平。緊隨感應間隔1100之後的是切割間隔1100。切割間 隔1100處於比感應間隔1110高的功率電平。在切割間隔1100之後，功 率歸零，並且間隔序列可被重複。圖17圖解了類似的配置，除了高功 率切割脈沖1100緊隨一段零功率之後。感應間隔1110緊跟隨較高功率 切割間隔IIOO，然後繼之以零功率，根據需要其可被重複。
圖18圖解了另一個實施例，其中分立的低功率、感應脈衝1110在 分立的較高功率切割脈沖1100之間被觸發。在該圖解的實施例中，切 割和感應脈衝1100和1110具有幾乎相同的持續期間。圖19圖解了另一 個可選實施例，其利用分立的感應脈衝IIIO和切割脈沖IIOO,並且在 其中感應脈衝1110的持續期間比切割脈衝1100的持續期間短。圖20圖 解了進一步的實施例，在其中分立的感應脈沖1110具有變化的持續期 間並且在切割脈衝IIOO之間。
圖21圖解了進一步的可選實施例，其包括分立的感應脈沖1110和 切割脈衝1100,並且其中電壓和電流數據在感應脈衝1110的衰減2100
34期間獲得。該實施例在圖22和23中被更詳細地圖解。不同於如圖ll中 所示確定負載，可以設置系統確定感應間隔脈沖1110衰減到某一水平 所花費的時間。衰減速率可以受尖端上的負載的影響。例如，較大的 負載將導致感應脈衝衰減更快，而較小的負栽將導致感應脈衝衰減更 慢。圖22顯示了由於較小負載花費較長時間衰減的感應脈沖，圖23圖 解了由於較大負載衰減更快的感應脈衝。該衰減技術也可被應用於其 他脈衝圖形，包括緊隨切割間隔之後的感應間隔，例如圖17中所示的 感應間隔。
感應脈衝或者間隔衰減到某一水平所要求的時間可以與尖端處 的負栽相關。這例如可以利用交叉參考衰減速率和尖端處的負載的查 閱表來完成。該衰減和負載信息然後可以被用來調整下一個切割脈沖 或者間隔的功率電平，如果必要的話。例如，參考圖22和23中的參考 點C,圖23中所示的脈衝的衰減速率比圖22中所示的脈衝的衰減速率 快。因此，在跟隨圖22中所示的感應脈衝之後的下一個切割脈衝期間 所供給的功率量可小於在跟隨圖23中所示的感應脈衝之後的下一個切 割脈衝期間所供給的功率量，因為由於尖端處的較大負載，圖23中所 示的脈沖衰減的更快。衰減速率分析可以;帔重複以連續地調整下一個 切割脈衝或者間隔期間提供給尖端的功率。
根據進一步的實施例，切割和感應脈沖可以在不同頻率上。例如， 切割脈衝可以特定頻率被應用，而感應脈衝可以切割脈衝頻率的諧波 之一被應用。例如，切割脈衝可被以大約40kHz應用，而感應脈沖可 -故以諸如801^^或者1201^^的諧波之一應用。
本領域技術人員將理解的是，與示例性感應和切割間隔模式一樣 提供圖11和14-23,而不是意欲限制，因為對於不同的系統和應用，根 據需要可以調整感應和切割間隔。進一步地，本領域技術人員將理解 的是，在較低的功率感應間隔期間，感應和一些切割程度都可以發生， 因為與在較高功率切割間隔期間發生的切割相比，雖然切割量小，但 是感應以非零級發生並且發生一些切割。本領域技術人員還將理解， Thermal Watch特性可以;故用於這些不同樂K沖圖形，因為ThermalWatch考慮供給的功率量而不依賴於具體的脈衝圖形。
參考圖24，在進一步的可選實施例中，切割脈衝1100的衰減速率 2400可以與尖端處的負載相關。基於切割脈衝1100的幅度，可以期望 採樣衰變脈衝2400的末端2410，因為衰減切割脈衝的功率電平在衰減 期開始時可能太高，從而導致幹擾功率和電流測量。切割脈衝衰減到 某一級所要求的時間可以利用查閱表而被交叉參考，以使衰減速率可 以與尖端處的負栽相關。該衰減和負載信息然後可以被用來調整下一 個切割脈衝的功率電平，如果必要的話。
雖然在上述描述中已涉及各種實施例，本領域普通技術人員將認 識到，在沒有背離實施例的範圍的情況下，可以對所描述的實施例做 非實質的修改、變更和替換。例如，本領域普通技術人員將認識到各 種可能性和實施例可以分別地或者組合地^皮運^f於。例如，在一個可選 實施例中，涉及確定抽吸真空以及/或衝洗壓力中的變化的實施例可以 與圖7和8中所示的"Thermal Watch"實施例以及/或與圖9-ll中所示 的"PowerOnDemand"實施例結合。類似地，參考圖7和8所描述和所 示的"Thermal Watch"實施例可以與參考圖9 - ll所描述的和所示的 "Power On Demand"實施例結合。因此，實施例可以一起或者分別操 作以提供所期望的系統功能。
權利要求
1、一種控制系統(100)，包括超聲波手持設備，所述超聲波手持設備具有切割組織的割尖；以及控制臺(114)，其用於建立閾值功率電平；通過監視非零感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取的電壓和電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負載，所述感應功率間隔在切割功率間隔之間；比較由所述超聲波手持設備汲取的功率量與所述閾值功率電平；以及如果由所述超聲波手持設備汲取的功率超過所述閾值功率電平，通過調整所述超聲波手持設備的輸出的幅度或行程，調整提供給所述超聲波手持設備的割尖的功率量。
2、 根據權利要求l的控制系統，其中所述閾值功率電平基於在鹽 水或參考環境中操作的割尖。
3、 根據權利要求l的控制系統，其中所述控制臺監視由所述超聲 波手持設備汲取的功率量，所述功率量通過所述超聲波手持設備汲取 的電流與電壓相乘的線性計算而確定。
4、 根據權利要求l的控制系統，其中所述超聲波手持設備的輸出 的佔空比保持恆定或由外科醫生控制。
5、 根據權利要求l的控制系統，其中所述控制臺以比所述切割間 隔或脈衝的功率電平低的功率電平監視負載。
6、 根據權利要求l的控制系統，其中所述控制臺調整功率量直到 由用戶請求的功率的最大量。
7、 根據權利要求l的控制系統，其中所述控制臺調整繼所述非零 感應間隔之後的切割脈衝或間隔的4亍程。
8、 根據權利要求l的控制系統，其中所述控制臺利用靈敏度係數 調整將被提供給所述割尖的功率量。
9、 根據權利要求l的控制系統，其中所述控制臺通過監視非零感 應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取的電壓與電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負載，所述感應功率間隔具有與所述切割 功率間隔幾乎相同的持續期間。
10、 根據權利要求l的控制系統，其中所述控制臺通過監視非零 感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取的電壓與電流，監視所 述超聲波手持設備的割尖上的負栽，所述感應功率間隔比所述切割功 率間隔更長或更短。
11、 根據權利要求l的控制系統，其中所述控制臺通過監視具有電壓與電流，監視所^i聲;皮手;設備的割2上的負載。'、、
12、 根據權利要求l的控制系統，其中所述控制臺通過監視具有 可變持續期間的非零感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取的 電壓與電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負載。
13、 根據權利要求l的控制系統，其中所述控制臺通過監視作為 切割脈沖之間的分立脈衝的多個非零感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取的電壓與電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負載。
14、 根據權科要求l的控制系統，其中所述控制臺通過監視剛好 在切割間隔之前的非零感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取 的電壓與電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負栽。
15、 根椐權利要求l的控制系統，其中所述控制臺通過監視緊隨電壓與電流，監視所ili聲2手;設備的割2上的負載。
'、 '
16、根據權利要求l的控制系統，其中所述控制臺通過監視非零 感應功率間隔的衰減期間由所述超聲波手持設備汲取的電壓與電流， 監視所述超聲波手持設備的割尖上的負栽。
17、根據權利要求16的控制系統，其中所述控制臺使非零感應功 率間隔的衰減速率與由所述超聲波手持設備引起的負栽相關聯。
18、根據權利要求l的控制系統，其中所述超聲波手持設備在監 視負載期間切割組織。
19、 一種控制系統(100)，包括超聲波手持設備，所述超聲波手持設備具有切割組織的割尖；以及控制臺(114)，其用於 建立閾值功率電平；通過監視非零感應功率間隔期間被所述超聲波手持設備汲 取的電壓與電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負載，所述感 應功率間隔在切割功率間隔之間；比較被所述超聲波手持設備汲取的功率量與所述閾值功率電平；如果必要的話，如果由所述超聲波手持設備汲取的功率超 過所述閾值功率電平，通過調整所述超聲波手持設備的輸出的幅度或 行程，調整提供給所述超聲波手持設備的割尖的功率量；建立閾值溫度；監視到所述超聲波手持設備的衝洗管中的壓力； 計算沖洗液的流率；判斷對於所計算的衝洗液的流率的吸熱量； 基於所述確定的吸熱量以及提供給所述超聲波手持設備的功率量，確定眼睛的溫度；將所述確定的眼睛的溫度與所述閾值溫度相比較；以及 如果必要的話，基於所述確定的溫度與所述閾值溫度的比較，調整提供給所述超聲波手持設備的割尖的功率量。
20、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺調整所述超聲 波手持設備的輸出的佔空比。
21、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺調整所述超聲 波手持設備的輸出的行程或幅度。
22、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺在所述確定的 溫度超過所述閾值溫度的情況下減小功率。
23、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺在所述確定的 溫度低於所述閾值溫度的情況下保持或增加功率。
24、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺在所述確定的 溫度超過所述閾值溫度的情況下減小功率。
25、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺在所述確定的 溫度低於所述閾值溫度的情況下保持或增加功率。
26、 根據權利要求19的控制系統，其中所述閾值功率電平基於在 鹽水或參考環境中操作的割尖。
27、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺監視由所述超 聲波手持設備汲取的功率量，所述功率量通過由所述超聲波手持設備 汲取的電流和電壓相乘的線性計算而確定。
28、 根據權利要求19的控制系統，其中所述超聲波手持設備的輸 出的佔空比保持恆定。
29、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺以比所述切割 間隔或脈衝的功率電平低的功率電平監視負栽。
30、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺調整功率量直 至由用戶請求的功率的最大量。
31、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺調整繼非零感 應間隔之後的切割脈衝或間隔的行程。
32、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺利用靈敏度系 數，調整將被提供給割尖的功率量。
33、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺通過監視非零 感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取的電壓和電流，監視所 述超聲波手持設備的割尖上的負載，所述感應功率間隔具有與所述切割功率間隔幾乎相同的持續期間。
34、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺通過監視非零 感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取的電壓和電流，監視所 述超聲波手持設備的割尖上的負栽，所述感應功率間隔比所述切割功 率間隔更長或更短。
35、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺通過監視具有 固定持續期間的非零感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取的 電壓和電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負載。
36、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺通過監視具有 可變持續期間的非零感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取的 電壓和電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負載。
37、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺通過監視作為 切割脈沖之間的分立脈衝的非零感應功率間隔期間由所述超聲波手持 設備汲取的電壓和電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負栽。
38、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺通過監視剛好 在切割間隔之前的非零感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取 的電壓和電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負載。
39、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺通過監視緊隨 切割間隔之後的非零感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取的 電壓和電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負載。
40、 根據權利要求19的控制系統，其中所述控制臺通過監視非零 感應功率間隔的衰減期間由所述超聲波手持設備汲取的電壓和電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負載。
41、 根據權利要求40的控制系統，其中所述控制臺使非零感應功 率間隔的衰減速率與由所述超聲波手持設備引起的負載相關聯。
42、 根據權利要求42的控制系統，其中所述超聲波手持設備在監 視負載期間切割組織。
43、 一種控制系統(100)，包括超聲波手持設備，所述超聲波手持設備具有切割組織的割尖；以及控制臺(114),其用於 建立閾值功率電平；通過監視非零感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲 取的電壓和電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負栽，所述感 應功率間隔在切割功率間隔之間；比較由所述超聲波手持設備汲取的功率量與所述閾值功率 電平；以及如果由所述超聲波手持設備汲取的功率超過所述閾值功率 電平，通過調整所述超聲波手持設備的輸出的幅度或行程，調整提供 給所述超聲波手持設備的割尖的功率量；確定所述控制系統的第 一操作參數的變化率； 基於所述第一操作參數的變化率確定堵塞的階段；以及 基於所述確定的堵塞的階段，調整提供給所述超聲波手持 設備的割尖的功率量。
44、 根據權利要求43的控制系統，其中所述控制臺確定抽吸真空 的變化率。
45、 根據權利要求43的控制系統，其中所述控制臺確定衝洗壓力 的變化率。
46、 根據權利要求43的控制系統，其中所述控制臺確定所述控制 系統的第二操作參數的變化率。
47、 根據權利要求44的控制系統，其中所述控制臺基於對所述第 一操作參數以及所述第二操作參數的變化率的確定，來確定堵塞的階 段。
48、 根據權利要求43的控制系統，其中所述第一操作參數為抽吸 真空，而所述第二操作參數包括沖洗壓力。
49、 根據權利要求43的控制系統，其中所述控制臺識別堵塞的起 始或初步指示。
50、 根據權利要求43的控制系統，其中所述控制臺確定所述控制 系統的第二操作參數的變化率，並且所迷控制臺基於涉及第一以及第二工作參數的確定，確定堵塞的階段，所述第 一操作參數包括沖洗壓力，所述第二操作參數包括抽吸真 空，所述堵塞的起始通過增加真空以及沖洗壓力來識別。
51、 根據權利要求43的控制系統，其中所述控制臺識別預堵塞情況。
52、 根據權利要求51的控制系統，其中所述第一操作參數包括抽 吸真空，所述預堵塞情況通過增加的抽吸真空而被識別。
53、 根據權利要求52的控制系統，其中所述控制臺在預堵塞情況 之後，以比堵塞的起始與預堵塞情況之間的時間段期間的速率慢的速 率增加所述抽吸真空。
54、 根據權利要求43的控制系統，其中所述控制臺確定所述控制 系統的第二操作參數的變化率，並且其中所述控制臺基於所述第一與第二工作參數確定堵塞的階段，所述 第一操作參數為衝洗壓力，所述第二操作參數為抽吸真空。
55、 根據權利要求54的控制系統，其中所述控制臺通過增加抽吸 真空以及基本恆定的衝洗壓力識別所述預堵塞情況。
56、 根據權利要求54的控制系統，其中所述控制臺以比堵塞的起 始與預堵塞情況之間的時間段期間的速率慢的速率增加在預堵塞情況 期間的抽吸真空。
57、 根據權利要求43的控制系統，其中所述控制臺識別完全堵塞。
58、 根據權利要求43的控制系統，其中所述控制臺確定所述控制 系統的第二操作參數的變化率，並且其中所述控制臺基於對涉及第一 與第二工作參數的確定而確定堵塞的階段，所述第一操作參數包括衝 洗壓力，所述第二操作參數包括抽吸真空，中止通過減少的抽吸真空 以及減少的衝洗壓力來識別。
59、 根據權利要求58的控制系統，其中所述笫一操作參數包括抽 吸真空，恢復是通過抽吸真空的減少率的減緩來識別的。
60、 根據權利要求58的控制系統，其中所述第一操作參數包括衝 洗壓力，恢復是通過衝洗壓力的減少率的減緩識別的。
61、 根據權利要求60的控制系統，其中所述控制臺確定所述控制 系統的第二操作參數的變化率，並且其中所述控制臺基於對涉及所述 第一與第二工作參數的確定而確定堵塞的階段，所述第一操作參數包括沖洗壓力，所述第二操作參數包括抽吸真空，恢復期具有基本恆定 的抽吸真空以及基本恆定的沖洗壓力。
62、 根據權利要求43的控制系統，其中所述控制臺確定識別 堵塞的起始，跟隨起始之後的預堵塞情況， 跟隨預堵塞情況之後的完全堵塞， 完全堵塞的中止；或 跟隨中止之後的恢復。
63、 根據權利要求43的控制系統，其中所述控制臺調整所述超聲 波手持設備的輸出的佔空比。
64、 根據權利要求43的控制系統，其中所述控制臺調整所述超聲 波手持設備的輸出的幅度或行程。
65、 一種控制系統(100)，包括超聲波手持設備，所述超聲波手持設備具有切割組織的割尖；以及控制臺(114)，其用於 建立閾值功率電平；通過監視非零感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲 取的電壓和電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負載，所述感 應功率間隔在切割功率間隔之間；比較由所述超聲波手持設備汲取的功率量與所述閾值功率電平；以及如果由所述超聲波手持設備汲取的功率超過所述閾值功率 電平，通過調整切割功率間隔的持續期間，調整提供給所述超聲波手 持設備的割尖的功率量。
66、 根據權利要求65的控制系統，其中所述閾值功率電平基於在 鹽水或參考環境中操作的割尖。
67、 根據權利要求65的控制系統，其中所述控制臺監視由所述超 聲波手持設備汲取的功率量，所述功率量通過由所述超聲波手持設備 汲取的電流和電壓相乘的線性計算而確定。
68、 根據權利要求65的控制系統，其中所述控制臺以比切割間隔 或脈衝的功率電平低的功率電平監視負栽。
69、 根據權利要求65的控制系統，其中所述控制臺調整功率量直 至由用戶請求的功率的最大量。
70、 根據權利要求65的控制系統，其中所述控制臺利用靈敏度系 數調整將被提供給割尖的功率量。
71、 根據權利要求65的控制系統，其中所述控制臺通過監視非零 感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取的電壓和電流，監視所 述超聲波手持設備的割尖上的負載，所述感應功率間隔具有與切割功 率間隔幾乎相同的持續期間。
72、 根據權利要求65的控制系統，其中所述控制臺通過監視非零 感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取的電壓和電流，監視所 述超聲波手持設備的割尖上的負載，所述感應功率間隔比所述切割功率間隔更長或更短。
73、 根據權利要求65的控制系統，其中所述控制臺通過監視具有 固定持續期間的非零感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取的 電壓和電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負載。
74、 根據權利要求65的控制系統，其中所述控制臺通過監視具有 可變持續期間的非零感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取的 電壓和電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負載。
75、 根據權利要求65的控制系統，其中所述控制臺通過監視作為 切割脈沖之間的分立脈衝的多個非零感應功率間隔期間由所述超聲波 手持設備汲取的電壓和電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負 載。
76、 根據權利要求65的控制系統，其中所述控制臺通過監視剛好 在切割間隔之前的非零感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取 的電壓和電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負載。
77、 根據權利要求65的控制系統，其中所述控制臺通過監視緊隨 切割間隔之後的非零感應功率間隔期間由所述超聲波手持設備汲取的 電壓和電流，監視所述超聲波手持設備的割尖上的負載。
78、 根據權利要求65的控制系統，其中所述控制臺通過監視非零 感應功率間隔的衰減期間由所述超聲波手持設備汲取的電壓和電流， 監視所述超聲波手持設備的割尖上的負栽。
79、 根據權利要求78的控制系統，其中所述控制臺使非零感應功 率間隔的衰減速率與由所述超聲波手持設備汲取的負載相關聯。
80、根據權利要求65的控制系統，其中所述超聲波手持設備在監 視負載期間切割組織。
全文摘要
根據手持設備的割尖上的負載控制手術系統的方法。手術系統能夠感應堵塞的起始或其他手術事件以及堵塞中止的瞬間。為幫助避免尖端的過熱，利用衝洗流速系統確定眼睛的大致溫度並且如果預測到過熱情況，自動地降低給予手持設備的功率。可選地或例外地，系統監視由手持設備汲取的功率，該功率表明尖端上的切割負載，並且自動地調整尖端的功率或行程以補償尖端上增加的負載。
文檔編號A61B17/00GK101502460SQ20091011823
公開日2009年8月12日 申請日期2005年3月21日 優先權日2004年3月22日
發明者安·亞德洛斯基, 拉斐爾·喬丹, 米哈伊爾·伯克尼, 麥可·莫甘 申請人:愛爾康公司