[发明专利]动态无畸感测

说明书

背景技术

自从Intel?公司的共同创始人戈登摩尔在1965提出每24个月给定芯片面积的晶体管密度（因此，计算功率）将翻一番（该断言被广泛地公知为摩尔定律），电子器件的设计和发展已经稳定地沿袭了小型化的趋势。医疗装置和设备没有例外地跟随电子器件小型化的趋势。微电子器件通常作为传感器被使用，以提供对常规患者状态的诊断反馈，例如用于感测分娩期间的脉搏、氧饱和、体温和胎动。

在外科手术过程期间，感测通常延及到手术器械的驱动机构，例如无畸刮刀或割刀系统。与需要沿整个术野的切口的传统开放式手术相比，无畸手术装置（和其他内窥镜装置）执行通过提供到术野的通路的孔（洞）的微创过程。因此，无畸手术过程通常使用无畸手术器械的细长探头而发生于患者腹腔内部的受限空间内。这些器械通常需要精确操纵来导航术野的狭窄间隙。因此，无畸手术装置和器械避免了会干扰外科医生的精密操纵的庞大和/或笨重的设计。

发明内容

动态感测方法和设备使用微机电系统（MEMS）和纳机电（NEMS）手术传感器来收集和报告与手术装置的驱动机构有关的手术参数，例如速度、旋转、扭矩和手术装置的其他特征。与传统电子器件相比，微机械装置是小型机器，其适用于例如杠杆、齿轮和换能器的运动的物理变换，以及计算执行。手术装置将手术传感器用在或附接在手术装置上或周围，以便在外科手术期间探测机电特征。外科手术将医疗装置布置在术野内以响应被插入由外科手术限定的术野内的刮刀或其他内窥镜器械的驱动机构。

用于为无畸手术提供诊断反馈的常规传感器倾向于使得术野拥挤并且需要至器械的额外系绳（线连接）。手术传感器的减少尺寸允许在术野内的非介入放置，以致传感器不干扰或不良地影响将要测量手术参数的手术装置的驱动操作。减少的尺寸也有利于制造成本以及用于在单次使用且一次性（在单个患者上使用后被丢弃）的器械的耗损。

在如下公开的构造中，手术装置驱动器使用MEMS或者NEMS手术传感器，以提供性能数据和统计结果至驱动机构以用作反馈和控制参数，以例如与用于排空术野的泵成比例地改变刮刀速度和旋转。手术传感器被附接或其他方式被置于刮刀的“车架（truck）”或旋转毂上。切削刀片从车架轴向延伸以便将旋转运动传递到位于切削刀片的相对端处的切削刃。通过以恒定或摆动方式旋转从而将切削力传递到切削刃，车架响应于驱动机构而旋转从而向刮刀提供切削和/或提取力。手术传感器探测刮刀的旋转、速度和转矩以便探测指示出下切速率的速度以及可以指示出车架和刀片组件的结构稳定性的上限的转矩。

本文的构造部分地基于如下观察，即常规方法在外科手术期间使用在外科工具和器械上的用于跟踪的RFID（无线射频识别）标签。虽然RFID能够被制造成是小型且无源的（即由触发信号从外部来提供功率），但是计算和执行功率是有限的。因此，不幸的是，参数感测的常规方法具有如下缺点，即响应通常受限于对附接有RFID的装置或器械的识别，并且由于能够被编码在RFID上的有限计算能力的原因，除了识别之外的信息是不可用的。

因此，本文的构造通过提供一种如下的无障碍传感器而基本上克服了上述缺点，该传感器被置于手术装置上以响应于驱动机构，以感测如速度、旋转和转矩的动态属性并且经由无线接口发送感测的属性至用于响应控制的驱动源。无线接口允许将手术传感器附接到手术装置的旋转或运动部件，并且微机械性质允许放置在不会不良地影响手术装置操作的非干扰部位。

在进一步细节中，方法通过识别手术装置上的传感区域来提供在外科手术或治疗过程期间的动态手术反馈，以便传感区域适于在外科手术过程期间接收集成微机械装置并且响应于感测的机电激励。手术装置被联接到用于执行手术操纵的驱动源，并且集成微机械装置被附接到传感区域以便在外科手术过程期间动态地探测手术参数。集成微机械装置（微机械装置）维持与用于响应集成微机械装置的控制器的无线通信，从而在外科手术过程期间从集成微机械装置动态接收探测的手术参数，并且在非干扰的传感区域内的放置由于集成微机械装置在传感区域处的无障碍放置而提供了不会因存在微机械装置而受不良影响的感测手术参数。