CN119403501A 用于超声器械的基于模型的温度估计的方法和系统 （威博外科公司）

2024.12.16PCT/IB2023/0531012023.03.29WO2023/203405EN2023.10.26用于超声器械的基于模型的温度估计的方方法在该超声器械处于以下状态时确定该端部包括该端部执行器的谐振频率的改变与该端部2在所述超声器械处于以下状态时确定所述端部执行器的谐振频通过将谐振频率的所述改变应用于滞后模型来确定所述端部执行器的模型包括所述端部执行器的谐振频率的改变与所述端部执行器的对应温度之间的滞后关基于谐振频率的所述改变与谐振频率的改变的相应集合相关联标识与谐振频率的所述改变相对应的所述内减少温度曲线的相应温度集合中的所述温度集合是第一温度集合，并且谐振频率的改变的所述集合是谐振频率的改变的第一集基于谐振频率的所述正改变与谐振频率的改变的相应第二集合相标识比与谐振频率的所述正改变相对应的沿着所述内增加温度曲线的所述温度更高度中的所述另一相应温度大于所述第二多个温度中的所述3通过基于所述端部执行器的谐振频率的一个或多个改变而控制所述超声器械处于高功率状态还是低功率状态来将所述端部执行器的所述温度维持在所述通过包括与所述温度相关的可听警告的音频信号在所述超声器械处于1)加热循环或2)冷却循环时确定所述端部执行器的谐振频率的4通过基于所述端部执行器的谐振频率的一个或多个改变而控制所述超声器械处于所述加热循环还是所述冷却循环来将所述端部执行器的所述温度维持在所述期望温度范围通过包括与所述温度相关的可听警告的音频信号度传感器的温度数据来确定所述端部执行器的通过将谐振频率的所述改变作为输入应用于产生所述温度作为输出的滞后模型中来通过基于所确定的温度在以下状态之间切换来维持所述刀片的期5[0001]本公开的各个方面整体涉及外科系统，当超声器械在外科规程期间处于使用中[0002]微创外科手术(MIS)诸如腹腔镜手术使用旨在在外科规程期间减少组织损伤的技(经由内窥镜)和操纵外科手术部位处的组织。可使用外科机器人系统更快地执行MIS且使[0004]在一些MIS规程中使用的外科工具是在其尖端处使用超声振动以快速地生成用于6曲线可用于标识对应于所确定的谐振频率的改变7下该超声器械汲取小于该第一电流的第二电流并且不使该滞后模型，该滞后模型包括(或限定)端部执行器的谐振频率的改变与温度之间的滞后关8[0022]图7是用于在外科系统的操作者正在使用超声器械时估计该器械的端部执行器的行器执行的动作并且示出了基于端部执行器的所确定的温度的[0027]图12是用于创建定义温度与谐振频率的改变之间的滞后关系的滞后模型的过程9式)用户输入装置(UID)14和至少一个显示器15。显示器被配置为显示例如患者6内的外科和手持式UID14，以便远程控制臂4和外科工具7(其安装在臂4的远侧端部上)中的一者或户)现在位于患者6的一侧并且同时操纵机器人驱动的工具(附接到臂4的端部执行器)，例床边操作者8可对患者6执行机器人辅助的微创手术和手动腹腔器人系统1中的一个或多个机器人臂致动器17(或驱动机构)以进行远程操作。UID14可例如经由控制台计算机系统16(或主机)通信地耦接到系统1的其余部分。UID14可生成对应可以是控制机器人臂致动器17的运动的输入信号。系统1可使用源自空间状态信号的控制收空间状态信号并生成对应的控制信号。基于控制致动器17如何通电以驱动臂4的区段或操作者9对第二UID14的移动控制另一个致动器17的运动，这继而驱致动器17可包括一个或多个马达，该一个或多个马达被控制成使得它们驱动臂4的接合部[0038]在一些方面，外科机器人手术台5和用户控制台2之间的通信可以是通过控制塔3进行的，该控制塔可将从用户控制台2(并且更具体地从控制台计算机系统16)接收的用户命令翻译为传输到外科手术台5上的臂4的机器人控制命令。控制塔3还可将状态和反馈从[0039]图2示出了根据本公开的一个方面的超声器械20和发生器25的绘画视图。如图所[0041]手柄21被布置成由操作者保持，并且允许操作者在外科操作期间操纵超声器械器响应于通过在保持手柄的同时用一个或多个手指拉动触发器来进行的用户输入而产生机器人臂104可包括多个连接件和用于相对于彼此致动多个连接件的多个制动的接合部模邻连接件围绕某些轴线相对于其他轴线的移动。可致动机器人臂104的多个接合部模块以成致动器械的端部执行器23的工具驱动器耦接到片在套管内来回振动。铰接臂31(在接合部32处)可旋转地耦接到套管22并且布置成可旋[0050]返回到图2，发生器25被配置为控制超声器械并向超声器械提供功率以控制(例期间操纵组织和/或对组织执行一个或多个外科任务，诸如以切割和密封血管和/或切割、统的超声器械)可在一个或多个功率状态中的一者下操作。例如，发生器可向器械提供功[0051]由于在处于低功率状态时提供给器械的较小电流，与器械处于高功率状态时相声器械的手柄21处的输入)来向超声器械提供功率。基于用户输入的所提供的功率可将超器械可响应于用户释放手柄上的触发器而从高超声器械可在高功率状态下操作以便汲取足够的电流以致使端部执行器产生热量。具体在刀片30的距离内移动)。一旦接收到用户输入以移动铰接臂，发生器就可被配置为提供器可被配置为当器械在高功率状态下操作时监测器械的这些特性中的至少一些特性。然制器可基于在器械处于高功率状态(例如，由操作者的至少一些可在存储在外科系统的存储器中执行的操作中的至少一些可被实时地执行用户在手柄的触发器上拉动时)以便致使发生器提供使超声器械从低功率状态切换到高功[0068]在一个方面，滞后回线50表示当超声器械在使用中时的端部执行器的温度行器的谐振频率的改变。在另一方面，ΔRFstartHeat可以是在从其激活器械的时[0069]第二温度曲线52表示在从端部执行器处于Tmax时到端部执行器被冷却到最低温度执行器可遵循包含在滞后回线内的一个或多个[0073]转向图6，该图示出了根据一个方面的其中包含若干内温度曲线的滞后回线的图线中的每一者分别表示在器械的端部执行器加热和冷却时的超声器械相对于谐振频率的[0074]如图所示，内减少温度曲线61a和61b中的每一者在谐振[0077]过程70开始于控制器40在超声器械处于以下状态时确定端部执行器23(例如，该[0079]控制器40通过将谐振频率的改变应用于滞后模型(例如，图4的模型45)来确定端盖在正在显示器上显示的视频和/或图像(诸如内窥镜视频)上的图形用户界面(GUI)项目，该视频和/或图像可由具有外科手术部位(例如，在患者的腹部内)的视场的内窥镜相机提[0083]在一些方面，控制器可被配置为确定端部执行器的温度将低于温度阈值的时控制器可使用模型以基于温度相对于时间的改变率来估计刀片将何时低于温度阈值。例将时间与通知包括在一起以便向操作者提供关于端部执行器何时将是冷的或热的(例如，达到Tmax所花费的时间)或另一阈值温[0085]如本文所述，外科系统1被配置为基于谐振频率的一个或多个改变来确定端部执程中描述的操作中的至少一些可在图7的过程70的框72中执行以使用图4中描述的滞后模基于改变是否为正值来确定。如果是，则控制器接通具有小于所确定的谐振频率的α的[0088]如果改变不增加而是减少，则控制器关断具有大于所确定的谐振频率的β的[0092]图9示出了根据一个方面的在使用超声器械时的所确定的温度的图形表示。具体行器执行的动作并且示出了基于端部执行器的所确定的温度的通知。具体地，三个阶段统的一个或多个内窥镜相机提供，示出正在对其执行外科规程的患者内的外科手术部位。器可显示其他内容，诸如其他视频内容和/或显示一个或多个UI项目的外科系统的图形用已经被定位成使得组织设置在铰接臂31和刀片30之间，并且铰接臂已经朝向刀片30移动，[0101]图11是用于维持超声器械(例如，超声器械的端部执行器)的期望温度的过程110[0102]过程110开始于当操作者在外科规程期间使用超声器械，控制器40确定超声器械行图像标识算法以标识超声器械将对其执行外科任务(例如，切除等)的该部位中的组织[0103]控制器40通过基于所确定的温度在以下状态之间切换来维持端部执行器的期望端部执行器产生热量(在框114处)。具体地，通信地耦接到发生器的一个或多个用户输入装置(诸如UID14)的用户输入来打开或闭合[0107]图12是用于创建定义超声器械的端部执行器的温度与谐振频率的改变之间的滞建并且是外科系统的一部分以供在外科规程期间使[0108]过程120开始于通过实验确定相对于端部执行器的谐振频率的改变的第一温度数[0109]控制器使用第一温度数据集合来确定相对于端部执行器的谐振频率的改变的附ΔRFstartx<ΔRFstart2。然[0134]控制器可使用拟合函数来计算沿着冷却曲线的谐振频率的改变的每个离散值处[0136]如本文所述，控制器可沿着冷却曲线使用多项式拟合方法来内插温度值和/或计[0137]返回到过程120，控制器使用第一温度数据集合和第二温度数据集合来生成滞后独贡献来计算每个hysteron的权重因子。将对应于αi和βi(在所形成的表的第i行和第j中行器的温度时，可根据模型的一个或多个hysteron通过执行对表的表查找来确定权重因行编程以(自动地)执行超声器械操作和/或温度估由经编程的数据处理部件和固定的硬连线电路部件的任何