專利名稱：已調(diào)制脈沖的超聲功率傳送系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)一般涉及外科手術(shù)組織去除系統(tǒng)，更具體地涉及在例如晶狀體乳化等外科手術(shù)過程中的已調(diào)制脈沖超聲功率傳送。
背景技術(shù)：
晶狀體乳化外科手術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用于例如白內(nèi)障一些眼疾的治療。晶狀體乳化外科手術(shù)利用角膜切口將至少一個(gè)晶狀體乳化手持外科器械或機(jī)頭的尖端插入。機(jī)頭包括針，一旦被放在切口內(nèi)，則該針就被超聲驅(qū)動(dòng)，以使目鏡乳化，或?qū)變?nèi)障打破成小塊。隨后可能以受控方式使用同一機(jī)頭或另一機(jī)頭去除打破的白內(nèi)障塊。外科醫(yī)生可接著將透鏡穿過切口植入眼內(nèi)。使得切口愈合，從而對(duì)于患者來說結(jié)果是視力通常顯著地提高。
如可理解的，通過流體注入或抽出系統(tǒng)和晶狀體乳化機(jī)頭的功率控制流入和流出患者的流體對(duì)所執(zhí)行的過程是至關(guān)重要的。醫(yī)學(xué)上公認(rèn)的不同技術(shù)已經(jīng)用于外科手術(shù)的透鏡去除部分。其中，一種普通的技術(shù)是使用單個(gè)機(jī)頭對(duì)晶狀體乳化、沖洗、抽吸進(jìn)行同時(shí)的結(jié)合。該方法包括作出切口，將手持外科器械插入以使白內(nèi)障或目鏡乳化。在進(jìn)行該乳化同時(shí)，機(jī)頭提供了用于沖洗乳化的透鏡的流體和用于抽吸乳化的透鏡和插入的流體的真空。
目前可用的晶狀體乳化系統(tǒng)包括變速蠕動(dòng)泵、真空傳感器、可調(diào)超聲功率源、和可編程微處理器，所述可編程微處理器具有操作者選擇的預(yù)置，用于控制抽吸率、真空、和超聲功率電平。晶狀體乳化機(jī)頭通過用于供電給壓電換能器并控制壓電換能器的電纜與控制臺(tái)互連。管道(tubing)提供流體對(duì)眼睛的沖洗，且實(shí)現(xiàn)通過機(jī)頭的眼內(nèi)的抽吸液體的取出?？赏ǔＳ墒┘咏o這里的AC電壓在晶體內(nèi)產(chǎn)生的壓電效果沿機(jī)頭的中空針的縱軸驅(qū)動(dòng)或激勵(lì)中空針。被驅(qū)動(dòng)的晶體的動(dòng)作通過機(jī)頭內(nèi)的機(jī)械共振系統(tǒng)而增強(qiáng)，使得連接至這里的針的動(dòng)作直接取決于驅(qū)動(dòng)晶體的頻率，同時(shí)最大動(dòng)作發(fā)生在共振頻率下。共振頻率部分依賴于與其互連的針的質(zhì)量，所述針通常通過晶體振動(dòng)。
用于晶狀體乳化機(jī)頭的典型頻率范圍介于約25kHz到約50kHz之間。對(duì)于每個(gè)晶狀體乳化機(jī)頭都存在頻率窗，其特征在于特定的機(jī)頭阻抗和相位。上述頻率窗由上部頻率和下部截止頻率限制。此頻率窗的中心通常是機(jī)頭電相位達(dá)到最大值的點(diǎn)。
機(jī)頭功率傳送效率由公式(V*I)(COSΦ)給出，其中Φ為相角。使用此功率傳送效率公式，效率最高的機(jī)頭工作點(diǎn)出現(xiàn)在相位最接近0度時(shí)。這樣，最佳機(jī)頭功率傳送效率要求控制工頻(powerfrequency)，以獲得與0度盡可能接近的相位值。實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)是復(fù)雜的，原因在于，超聲機(jī)頭的相位角也取決于換能器裝載(loading)。換能器裝載通過包括針的機(jī)械共振機(jī)頭發(fā)生。針與眼內(nèi)的組織和流體的接觸產(chǎn)生對(duì)壓電晶體的負(fù)荷，同時(shí)在工作的相位角內(nèi)出現(xiàn)伴隨變化。
因此，在機(jī)頭工作周期一直確定并測(cè)量相位角，以調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路，以獲得最佳相位角，并且通過晶狀體乳化機(jī)頭實(shí)現(xiàn)將不變能量傳送到組織內(nèi)。通過監(jiān)控機(jī)頭電信號(hào)和調(diào)節(jié)頻率，可提供機(jī)頭的自動(dòng)調(diào)諧以保持與所選參數(shù)的一致。用于晶狀體乳化機(jī)頭的控制電路可包括用于測(cè)量電壓和電流之間的相位的電路，通常稱為檢相器。如果獨(dú)立于晶狀體乳化機(jī)頭的工作頻率測(cè)量到相移，則可能產(chǎn)生困難，因?yàn)橄嘁迫Q于機(jī)頭工作頻率，且其測(cè)量的時(shí)間延遲要求復(fù)雜的校準(zhǔn)電路來提供對(duì)機(jī)頭的響應(yīng)調(diào)諧。
晶狀體乳化機(jī)頭的功率控制對(duì)成功的晶狀體乳化外科手術(shù)非常重要。某些先前的系統(tǒng)基于施加給機(jī)頭壓電換能器的電壓和壓電換能器提取(draw)的電流和/或提供給機(jī)頭的功率脈沖的振幅解決了對(duì)晶狀體乳化機(jī)頭的功率控制的要求。對(duì)特定機(jī)頭調(diào)整典型布置，且以連續(xù)的方式，或以由外科醫(yī)生/操作者控的一系列固體脈沖來提供功率。例如，該系統(tǒng)可提供功率150ms，接著停止功率350ms，且在功率應(yīng)用的必要持續(xù)時(shí)間重復(fù)此工作/空閑順序。在此實(shí)例中，通過晶狀體乳化機(jī)頭的壓電晶體將功率應(yīng)用給針，造成150ms的超聲功率發(fā)射，隨后使用晶體、機(jī)頭、和針停止功率應(yīng)用350ms。應(yīng)理解，盡管在此實(shí)例中提供功率150ms，但此功率應(yīng)用包括以大體在約25kHz和50kHz之間的頻率將正弦波形提供給壓電晶體，從而不是真正“不變的”。將在此150ms周期期間的功率應(yīng)用定義為25kHz到50kHz的正弦波的不變應(yīng)用。在某些情形下，外科醫(yī)生/操作者可能希望一段時(shí)間內(nèi)應(yīng)用這些功率脈沖，停止功率應(yīng)用，然后以此或另一功率設(shè)置重新應(yīng)用。當(dāng)脈沖流的長(zhǎng)度應(yīng)用于患部時(shí)，脈沖的頻率或持續(xù)時(shí)間通常是可控制的。沒有提供功率的周期實(shí)現(xiàn)患部中的空化，從而可使用機(jī)頭或抽吸設(shè)備提供的抽吸去除打破的部分。
另外，外科手術(shù)操作者可能希望采用某些已知的步驟，例如用于打破晶狀體的“雕刻”步驟、或用于收集核并且維持關(guān)于打破的塊的牢固保持的“切開”步驟等。這些專用“切開或象限去除(quadrant removel)”步驟通常必須在持續(xù)時(shí)間從約50毫秒到200毫秒的不變范圍內(nèi)提供功率或能量。
功率的工作/空閑應(yīng)用便于將白內(nèi)障打破成塊和將其較有效地去除。在晶狀體乳化機(jī)頭中的超聲驅(qū)動(dòng)的針在使用期間變熱，部分由于晶狀體乳化機(jī)頭尖端的機(jī)械運(yùn)動(dòng)造成的磨擦熱引起。在某些情形下，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，上述以連續(xù)模式將功率提供到患部的方法可在患部中產(chǎn)生非常大的熱量。經(jīng)過針的沖洗/抽吸流體可用于使這種熱消散，但是必須注意避免眼組織在晶狀體乳化期間過熱，并且在某些步驟中，流體循環(huán)可能不足以使熱消散。由于熱的應(yīng)用損害患部的風(fēng)險(xiǎn)是值得考慮的負(fù)面效果。
并且，以上述方式應(yīng)用功率在某些情形下造成紊亂和/或振動(dòng)(chatter)，還造成非常大的流出(flow issue)，例如要求相當(dāng)大地使用流體來緩解(relieve)此區(qū)域并且去除顆粒。此外，由于所提供能量的形成的空化，所以不變能量組的應(yīng)用可造成核碎片從機(jī)頭尖端推開。在空化環(huán)境中收集和處理碎片在很多情形下可能很困難。這所形成的效果是不理想的，在一定程度下可最小化。
在這種環(huán)境中已經(jīng)有效采用的一個(gè)系統(tǒng)在2002年10月21日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)10/278,775中作了披露，其發(fā)明人為Kadziauskas等人，并且被轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的受讓人，Advanced MedicalOptics公司。此‘775申請(qǐng)?zhí)峁┝耸褂迷陂L(zhǎng)周期內(nèi)被短暫停交替的較短功率應(yīng)用進(jìn)行超聲功率傳送，每個(gè)功率應(yīng)用長(zhǎng)周期后都是過長(zhǎng)的空閑期。這種設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了功率應(yīng)用，而無與先前的不變功率應(yīng)用相關(guān)的熱量問題。
一些研究已經(jīng)顯示，利用與所描述的環(huán)境中的空化有關(guān)的那些有利效果，可能獲得超出在‘775申請(qǐng)的設(shè)計(jì)中展示的有利效果。某些類型的空化能在某些條件下提供阻塞裂開。這樣，理解和采用空化的有利效果可能在提供晶狀體乳化步驟中提高核的去除，而沒有與先前的設(shè)計(jì)相關(guān)的熱量產(chǎn)生。
基于上述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供一種利用與空化相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)并使與先前的組織去除系統(tǒng)相關(guān)的缺陷最小化的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于在外科手術(shù)過程中傳送超聲波能量的方法，包括在已調(diào)制能量傳送周期期間提供能量。已調(diào)制能量傳送方法包括在多個(gè)短脈沖周期期間提供能量，短脈沖周期包括高能量脈沖周期，在預(yù)定時(shí)間后的非零低能量脈沖周期。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種在組織去除步驟期間傳送超聲波能量的方法。該方法包括在工作周期傳送能量脈沖。能量脈沖傳送包括傳送具有較高能量振幅的能量的至少一個(gè)高能量脈沖，和在傳送每個(gè)高能量脈沖后傳送具有至少一個(gè)較低能量振幅的能量的至少一個(gè)非零低能量脈沖。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種外科手術(shù)設(shè)備，包括用于將能量提供到一區(qū)域的裝置。該用于將能量提供到一區(qū)域的裝置包括用于在多個(gè)短脈沖周期期間提供已調(diào)制能量的裝置，所述短脈沖周期包括較高能量脈沖周期、在預(yù)定時(shí)間后的非零較低能量脈沖周期。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種用于在晶狀體乳化步驟期間將已調(diào)制超聲波能量提供給眼睛區(qū)域的方法。該方法包括使用至少一個(gè)已調(diào)制能量周期將能量提供到眼睛區(qū)域。每個(gè)已調(diào)制周期包括在時(shí)間的第一周期使用高能量脈沖將第一能量提供到眼睛區(qū)域，以及在時(shí)間的第二周期使用非零低能量脈沖將第二能量提供到眼睛區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種設(shè)備，包括機(jī)頭，具有針和用于使針超聲振動(dòng)的電氣裝置；電源裝置，用于將脈沖電功率提供給機(jī)頭電氣裝置；輸入裝置，用于可使操作者選擇電脈沖的振幅；用于從機(jī)頭針提供流體的裝置；以及控制裝置，用于在外科手術(shù)環(huán)境中進(jìn)行的外科手術(shù)步驟期間控制供給機(jī)頭的功率。該控制裝置控制通過在至少一個(gè)已調(diào)制脈沖能量周期期間提供功率而提供的功率。該已調(diào)制脈沖能量周期包括足以引起外科手術(shù)環(huán)境中的瞬時(shí)空化的較高能量脈沖，隨后的較低能量非零振幅脈沖。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種設(shè)備，包括機(jī)頭，具有針和用于使該針超聲振動(dòng)的電氣裝置；電源裝置，用于將脈沖電力提供給機(jī)頭電氣裝置；輸入裝置，用于可使操作者選擇電脈沖的振幅；用于從機(jī)頭針提供流體的裝置；以及控制裝置，用于控制提供給機(jī)頭的功率。該控制裝置控制通過在非零低能周期期間提供功率后，在較高能量周期期間提供功率而提供的功率。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了一種用于在外科手術(shù)步驟期間傳送能量的方法，包括在第一高能周期期間以較高等級(jí)(level)提供空化引起能量，以及在提供空化引起能后以低于較高等級(jí)的等級(jí)提供降低的能量。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供了一種用于在外科手術(shù)過程中傳送能量的方法。該方法包括在多個(gè)能量周期期間提供能量。該能量周期包括高能波動(dòng)周期、隨后的能量減弱周期，其中，在高能波動(dòng)周期期間提供的能量高于在能量減弱周期期間提供的能量。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀下面在附圖中示出的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)披露后將對(duì)本發(fā)明的所有方面的這些和其它目的和優(yōu)點(diǎn)一目了然。


在附圖中，借助于實(shí)例而非限制說明本發(fā)明，在附圖中，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一方面的晶狀體乳化系統(tǒng)的功能性框圖；圖2是晶狀體乳化系統(tǒng)的另一方面的功能性框圖，該系統(tǒng)包括用于以多于一種的壓力將沖洗流體提供給機(jī)頭的設(shè)備；圖3是示出具有可變抽吸率的晶狀體乳化系統(tǒng)的阻塞-不阻塞模式的操作的流程圖；圖4是示出具有可變超聲功率電平的晶狀體乳化系統(tǒng)的阻塞-不阻塞模式的操作的流程圖；圖5是示出晶狀體乳化系統(tǒng)的占空因數(shù)(duty cycle)脈沖功能的操作的流程圖；圖6是示出具有可變沖洗率的晶狀體乳化系統(tǒng)的阻塞-不阻塞模式的操作的流程圖；圖7是施加給壓電晶狀體乳化機(jī)頭的電壓和所形成的進(jìn)入機(jī)頭的電流的正弦波表示之間的90度相移的曲線圖；圖8是典型的壓電晶狀體乳化機(jī)頭的相位關(guān)系和阻抗的曲線圖；圖9是適于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的改進(jìn)的檢相器的框圖；
圖10是作為用于各種機(jī)頭/針裝載的頻率的函數(shù)的相位關(guān)系的曲線圖；圖11是以最大相位模式操作利用相角控制機(jī)頭/針參數(shù)的相位控制晶狀體乳化系統(tǒng)的功能框圖；圖12是以負(fù)荷檢測(cè)方法使用相角控制機(jī)頭/針參數(shù)的相位控制晶狀體乳化系統(tǒng)的功能框控制圖；圖13是脈沖控制晶狀體乳化系統(tǒng)的功能框控制圖；圖14示出由功率電平控制器和計(jì)算機(jī)通過機(jī)頭提供的不同超聲波能量脈沖特征；圖15是在不同等級(jí)功率設(shè)定下在流體中提供持續(xù)能量的系統(tǒng)的信號(hào)強(qiáng)度的曲線圖；圖16示出在不同等級(jí)功率設(shè)定下在流體中提供持續(xù)能量的系統(tǒng)繪制的噪聲層去除后的信號(hào)強(qiáng)度和唯一的空化漂移；圖17示出采用周期性功率應(yīng)用設(shè)定的系統(tǒng)的性能；圖18將用于連續(xù)操作的信號(hào)強(qiáng)度與周期性功率應(yīng)用進(jìn)行比較；圖19示出連續(xù)操作信號(hào)強(qiáng)度和周期性微脈沖能量應(yīng)用信號(hào)強(qiáng)度之間的比較；圖20示出對(duì)于各種能量應(yīng)用設(shè)定隨時(shí)間改變的相對(duì)空化能量；圖21示出根據(jù)本發(fā)明的波形；
圖22a-i示出根據(jù)本發(fā)明的波形的可選實(shí)例；圖23示出本發(fā)明的增強(qiáng)的超聲波能量波形的計(jì)算和傳送的概念框圖；以及圖24示出在流、壓力、或真空條件的阻塞或其它傳感到的改變存在時(shí)提供的一組示范波形。
具體實(shí)施例方式
裝置.圖1以框圖形式示出通常用參考標(biāo)號(hào)10表示的晶狀體乳化系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有在圖1中用虛線表示的控制單元12，該控制單元包括變速蠕動(dòng)泵14，用于提供真空源；脈沖超聲功率源16；以及微處理器計(jì)算機(jī)18，用于將控制輸出提供給泵速控制器20和超聲功率電平控制器22。真空傳感器24將輸入提供給計(jì)算機(jī)18，該輸出表示蠕動(dòng)泵14的輸入側(cè)上的真空級(jí)。適當(dāng)?shù)耐L(fēng)由通風(fēng)孔26提供。
檢相器28將輸入提供給計(jì)算機(jī)18，該輸入表示施加給機(jī)頭/針30的電壓和所形成的進(jìn)入機(jī)頭30的電流的正弦波表示之間的相移。機(jī)頭30的框圖表示包括針和電氣裝置，所述電氣裝置通常為壓電晶體，用于使針超聲振動(dòng)?？刂茊卧?2將線路32上的功率提供給晶狀體乳化機(jī)頭/針30。沖洗流體源34通過管道36流體連通至機(jī)頭/針30。通過機(jī)頭/針30將沖洗流體和超聲功率提供框38示意性表示的患者眼睛或染病區(qū)?？蛇x地，沖洗源可通過獨(dú)立于機(jī)頭的單獨(dú)的路徑路由(route)至眼睛38?？刂茊卧鋭?dòng)泵14通過管道/機(jī)頭針40和42抽吸眼睛38?？蓪⒃O(shè)置在機(jī)頭30上的開關(guān)43用作可使外科醫(yī)生/操作者經(jīng)由這里描述的計(jì)算機(jī)18、功率電平控制器22、和超聲功率源16選擇到機(jī)頭的電脈沖的振幅的裝置?？墒褂美缒_踏開關(guān)(未示出)的任何適合的輸入裝置代替開關(guān)43。
圖2示出集成圖1中所示系統(tǒng)100的所有元件的可選晶狀體乳化系統(tǒng)50，其中與圖1中所示相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同部件。除了沖洗流體源34外，第二沖洗流體源35設(shè)置有源34、35，源分別連接至通過管路34a、35a進(jìn)入機(jī)頭/針30的管道36，也連接至閥59。響應(yīng)于通過線路52來自功率等級(jí)控制器22的信號(hào)，閥59用于可選地使管路34A和源34以及管路35A和源35與機(jī)頭/針30連接。
如所示出的，沖洗流體源34、35設(shè)置在機(jī)頭/針30上方不同高度處，提供了用于以多個(gè)壓力將沖洗流體導(dǎo)入機(jī)頭的裝置，容器35中的流體的壓力比容器34中的流體的壓力大。包括具有不同長(zhǎng)度的線路44、46的裝置(harness)49當(dāng)連接至支承物48時(shí)，提供了用于將容器34、34設(shè)置在機(jī)頭/針30的不同高度處的裝置。
處于不同高度的用于沖洗流體的容器的使用表示以不同壓力提供沖洗的方式，并且可選地，分離的泵可設(shè)置有例如分離的循環(huán)回路(未示出)。根據(jù)來自功率控制器22的命令，這種容器和泵可以離散壓力將沖洗流體提供到機(jī)頭/針30。
操作.計(jì)算機(jī)18通過來自先前提及的真空傳感器24的信號(hào)響應(yīng)于到蠕動(dòng)泵14的輸入管路47中的預(yù)設(shè)真空級(jí)。響應(yīng)于機(jī)頭30的阻塞-不阻塞條件的控制單元的操作在圖3的流程圖中示出。如圖3中所示，如果機(jī)頭抽吸線路40變得堵塞，則由真空傳感器24感測(cè)的真空級(jí)可能提高。計(jì)算機(jī)18可為抽吸率、真空級(jí)、和超聲功率電平提供操作者可設(shè)定的極限。如圖3中所示，作為機(jī)頭抽吸線路40堵塞的結(jié)果，當(dāng)真空傳感器24傳感的真空級(jí)達(dá)到預(yù)定等級(jí)時(shí)，計(jì)算機(jī)18將信號(hào)提供給泵速控制器20，以改變?nèi)鋭?dòng)泵14的速度，該蠕動(dòng)泵14接著改變抽吸率。根據(jù)堵塞機(jī)頭/針30的材料的特性，可以提高或降低蠕動(dòng)泵14的速度。當(dāng)堵塞材料裂開時(shí)，真空傳感器24記錄真空級(jí)中的小滴，使得計(jì)算機(jī)18將蠕動(dòng)泵14的速度改變到不堵塞的工作速度。
除了通過改變?nèi)鋭?dòng)泵14的速度改變抽吸率的晶狀體乳化參數(shù)外，超聲功率源16的功率等級(jí)可作為機(jī)頭30的堵塞或不堵塞條件的函數(shù)而改變。圖4以流程圖形式示出使用計(jì)算機(jī)18和功率電平控制器22控制超聲功率源功率電平的基本形式。圖4的流程圖對(duì)應(yīng)于圖3的流程圖，但是改變了超聲功率電平的晶狀體乳化參數(shù)。
典型的晶狀體乳化機(jī)頭的阻抗隨著頻率而改變，或換句話說，機(jī)頭是電抗的(reactive)。作為頻率函數(shù)的典型機(jī)頭相位和阻抗的依賴性(dependence)在圖8中示出。在圖8中，曲線64表示作為頻率函數(shù)的機(jī)頭的電流和電壓之間的相差，且曲線66表示作為頻率的函數(shù)的機(jī)頭的阻抗的變化。對(duì)于典型的頻率范圍，例如在約25kHz到約50kHz的范圍內(nèi)，該阻抗呈現(xiàn)低“Fr”和高“Fa”。
機(jī)頭的自動(dòng)調(diào)諧通常要求監(jiān)控機(jī)頭電信號(hào)和調(diào)節(jié)頻率，以維持與所選參數(shù)的一致性。為了補(bǔ)償出現(xiàn)在晶狀體乳化機(jī)頭尖端的負(fù)荷，在檢測(cè)負(fù)荷的同時(shí)可提高機(jī)頭的驅(qū)動(dòng)電壓，接著在移除負(fù)荷時(shí)降低該驅(qū)動(dòng)電壓。該檢相器通常是這種類型系統(tǒng)中的控制器的一部分。在這種傳統(tǒng)的檢相器中，典型輸出是與調(diào)整電壓和電流波形的差(例如，如圖7中所示的，為-90度)成比例的電壓。如圖8中所示，在使用機(jī)頭期間，波形相位改變，相應(yīng)地，輸出波形也改變。
至今，用于測(cè)量電相位的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)是讀取與相位成比例，也與頻率成比例的電壓。這類電路可被校準(zhǔn)以單頻率方式使用。改變頻率可能造成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)不正確。如可在單頻率系統(tǒng)中看到的，由于電路參數(shù)的改變，糾正的相位值將漂移(drift)。
一個(gè)另外的可用方法使用微處理器將檢相器輸出值與檢頻器的值進(jìn)行比較，并計(jì)算真實(shí)相位。這種方法是相當(dāng)復(fù)雜的，經(jīng)受各個(gè)電路的漂移以及分辨率(resolution)限制。如圖9中所示的框圖代表適于根據(jù)設(shè)計(jì)執(zhí)行的改進(jìn)的檢相器。所示出的每個(gè)功能塊都包括具有典型設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)水平電路和用于產(chǎn)生用下面所述的每個(gè)塊表示的功能的部件。
使用關(guān)于到晶狀體乳化機(jī)頭的電壓信號(hào)的衰減器76，以及用于機(jī)頭30電流的電流傳感電阻器78和固定增益放大器，該系統(tǒng)將來自晶狀體乳化機(jī)頭30的電壓輸入72和電流74轉(zhuǎn)換成適當(dāng)信號(hào)。此后，該系統(tǒng)將AC電壓信號(hào)80和AC電流信號(hào)82傳送給比較器84、86，所述比較器將晶狀體乳化電壓和電流的模擬表示轉(zhuǎn)換成邏輯電平時(shí)鐘信號(hào)。
該系統(tǒng)將來自比較器84的輸出饋送給配置為除2的頻率的D觸發(fā)器集成電路90。該系統(tǒng)接著將集成電路90的輸出92饋送給配置為積分器94的運(yùn)算放大器。積分器94的輸出96是最終振幅與機(jī)頭頻率成反比的鋸齒狀波形。定時(shí)信號(hào)發(fā)生器98使用與電壓信號(hào)同步的時(shí)鐘，以產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換器定時(shí)，以及用于在每個(gè)循環(huán)結(jié)束重置積分器的定時(shí)。該系統(tǒng)將該信號(hào)通過線路96饋送給A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓。
電壓前沿到電流后沿檢測(cè)器100使用D觸發(fā)器集成電路90來分離機(jī)頭電壓信號(hào)的前沿。將該信號(hào)用作初始信號(hào)，以開始機(jī)頭30的電壓和機(jī)頭30的電流之間的定時(shí)過程。前沿到電流后沿檢測(cè)器100的輸出102是與在機(jī)頭30的電壓波形的前沿和機(jī)頭的電流波形的下降沿出現(xiàn)時(shí)的時(shí)間差成比例的脈沖。
該系統(tǒng)將另一積分器電路104用于從前沿到電流后沿檢測(cè)器100獲得的機(jī)頭相位信號(hào)102。積分器電路104的輸出106是鋸齒波形，其中，峰值振幅與晶狀體乳化電壓的前沿開始和機(jī)頭電流波形的后沿開始時(shí)的時(shí)間差成比例。該系統(tǒng)將積分器電路104的輸出106饋送給模擬輸入或A/D(模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器)集成電路110。到A/D轉(zhuǎn)換器110的正參考輸入96是與工作頻率成反比的電壓。相位電壓信號(hào)96與電壓開始前沿和電流開始后沿之間的相差成比例，并且與工作頻率成反比。在此配置中，這兩個(gè)信號(hào)頻率參考電壓96和相位電壓106在頻率范圍內(nèi)彼此追蹤(track)，以使A/D轉(zhuǎn)換器110產(chǎn)生獨(dú)立于工作頻率的相位。
在此布置中，系統(tǒng)計(jì)算機(jī)18(參看圖1和2)具有實(shí)時(shí)數(shù)字相位信號(hào)，其中0到255個(gè)計(jì)數(shù)將始終如一地表示0度到359度相位。因?yàn)椴还芩褂玫念l率如何，測(cè)量結(jié)果是一致的，所以不必具有刻度形式。例如，使用38kHz和47kHz的AMP運(yùn)算頻率、上升時(shí)間為150×105V/sec的積分器、和具有256個(gè)計(jì)數(shù)的8位A/D，保持定比，且頻率改變不影響結(jié)果。這在以下實(shí)例中示出。
實(shí)例138KHz運(yùn)行1時(shí)鐘循環(huán)周期＝1/F@38KHz＝26.32乘以10-6S用于I的一個(gè)周期的部分＝90度＝26.32乘以10-6S除以4＝6.59乘以10-6S用于一個(gè)參考循環(huán)的積分器輸出＝(150乘以103V/S)乘以(26.32乘以10-6S)＝3.95伏來自90度循環(huán)周期的積分器輸出＝(150乘以103V/S)乘以(6.59乘以10-6S)＝0.988伏從A/D轉(zhuǎn)換器形成的數(shù)字計(jì)數(shù)＝3.95伏/256計(jì)數(shù)＝每個(gè)計(jì)數(shù)0.0154伏在38KHz對(duì)于90度的A/D計(jì)數(shù)的實(shí)際數(shù)量＝0.988/0.0154＝64計(jì)數(shù)實(shí)例247KHz運(yùn)行1時(shí)鐘循環(huán)周期＝1/F@47KHz＝21.28乘以10-6S用于I的一個(gè)周期的部分＝90度＝21.28乘以10-6S除以4＝5.32乘以10-6S用于一個(gè)參考循環(huán)的積分器輸出＝(150乘以103V/S)乘以(21.28乘以10-6S)＝3.19伏來自90度循環(huán)周期的積分器輸出＝(150乘以103V/S)乘以(5.32乘以10-6S)＝0.798伏從A/D轉(zhuǎn)換器形成的數(shù)字計(jì)數(shù)＝3.19伏/256計(jì)數(shù)＝每個(gè)計(jì)數(shù)0.0124伏在47KHz對(duì)于90度的A/D計(jì)數(shù)的實(shí)際數(shù)量＝0.798/0.0124＝64計(jì)數(shù)這表示本系統(tǒng)的基線運(yùn)行，即，將晶狀體乳化機(jī)頭調(diào)諧到通常可接受的等級(jí)(level)的能力。
能量傳送.以下部分通常針對(duì)通常用于有效執(zhí)行超聲乳化步驟的微爆能量傳送類型。參看圖5，示出描述超聲功率源16的基本控制的流程圖，用于產(chǎn)生作為所選擇的功率電平的函數(shù)的變化脈沖占空因數(shù)。如圖5中所示，并且僅借助于圖示，運(yùn)行33％脈沖占空因數(shù)，直到功率電平超過預(yù)設(shè)閾值；在此情形下，33％。此時(shí)，將脈沖占空因數(shù)提高到50％，直到超聲功率電平超過50％閾值，此時(shí)，將脈沖占空因數(shù)提高到66％。當(dāng)超聲功率電平超過66％閾值時(shí)，使電源持續(xù)運(yùn)行，即，100％占空因數(shù)。盡管33、50、和66的百分比已經(jīng)在圖5中示出，但應(yīng)理解，其它百分比等級(jí)也可選擇和各種占空因數(shù)一起以限定不同占空因數(shù)移動(dòng)點(diǎn)。在此布置中的脈沖持續(xù)時(shí)間可小于20毫秒。這種控制與這里描述的追蹤機(jī)構(gòu)一起啟動(dòng)持續(xù)時(shí)間中的小于20毫秒的能量脈沖。
參看圖13，小于20毫秒的快速脈沖周期具有充分的能量來用動(dòng)能或機(jī)械能切割組織。接著可關(guān)閉超聲波能量脈沖足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以在激活下一脈沖之前顯著降低所形成的熱等級(jí)(heat level)。響應(yīng)所選擇的脈沖振幅、沖洗和抽吸流體流速，外科醫(yī)生/操作者可通過開關(guān)143和控制單元22以線性方式改變脈沖振幅，控制脈沖占空因數(shù)。如上面所指出的，提供了閑置周期或循環(huán)，以確保在激活下一脈沖之前的熱消散。這樣，振幅增加將提高尖端加速，從而用于組織的熱消散等級(jí)破壞生熱。即，外科醫(yī)生/操作者可使用線性功率控制選擇切入組織密度所必需的正確加速，而控制單元提供小于20毫秒的脈沖寬度和“空閑時(shí)間”的相應(yīng)改變，以防止組織不補(bǔ)償熱量。根據(jù)所選擇的晶狀體乳化機(jī)頭(總瓦數(shù))或晶狀體乳化尖端(尺寸，重量)對(duì)控制單元編程?？焖倜}沖的使用與激光如何以非常短的脈沖寬度(duration pulse)工作類似。這種配置的脈沖可具有每秒在約25和2000脈沖之間的重復(fù)頻率。
參看圖5，如果機(jī)頭抽吸線路38堵塞，則由真空傳感器24傳感的真空能級(jí)將增加。計(jì)算機(jī)18具有操作者可設(shè)置的極限，用于控制沖洗流體供應(yīng)部(supply)32、33中哪個(gè)將連接至機(jī)頭30。盡管示出兩個(gè)沖洗流體源或容器32、33，但也可使用任何數(shù)量的容器。
如圖6中所示，當(dāng)真空傳感器24感測(cè)的真空能級(jí)達(dá)到預(yù)定能級(jí)時(shí)，作為抽吸機(jī)頭線路38堵塞的結(jié)果，計(jì)算機(jī)控制閥38，使得閥控制容器34、35的每個(gè)和機(jī)頭/針30之間的流體連通。
根據(jù)如上面描述的堵塞機(jī)頭/針30的材料的特征和內(nèi)科醫(yī)生的技術(shù)和需求，提供給機(jī)頭的沖洗流體的壓力可能增加或降低。當(dāng)清除所堵塞的材料時(shí)，真空傳感器24可在真空能級(jí)中記錄(register)一滴，使得閥38切換到容器34、35，提供處于不堵塞等級(jí)的壓力。
可使用多于一個(gè)的容器，例如，采用具有互連的閥的三個(gè)容器(未示出)以從三個(gè)容器的任何一個(gè)中選擇沖洗流體，如上所述與容器系統(tǒng)連接。
除了改變作為真空函數(shù)的晶狀體乳化機(jī)頭/針30參數(shù)外，可根據(jù)借助于相移或相位曲線的形狀的變化的由機(jī)頭/針感測(cè)的負(fù)荷變化確定機(jī)頭的堵塞或不堵塞狀態(tài)。作為頻率函數(shù)的相位角的曲線圖在圖10中示出，用于各個(gè)機(jī)頭30的負(fù)荷、無負(fù)荷(最大相位)、輕負(fù)荷、中等負(fù)荷、和重負(fù)荷。
參照表示最大相位模式操作的圖11，確定實(shí)際相位，并將此實(shí)際相位與最大相位進(jìn)行比較。如果實(shí)際相位等于或大于最大相位，則執(zhí)行正常的抽吸功能。如果實(shí)際相位小于最大相位，則改變抽吸率，該改變與相位變化成比例。圖12表示在小于最大負(fù)荷時(shí)的操作，其中負(fù)荷(參看圖10)檢測(cè)整合到該操作中。
如表示最大相位模式操作的圖11中所示，如果機(jī)頭抽吸線路40堵塞，則由相位檢測(cè)傳感器28感測(cè)的相位將減少(參看圖10)。計(jì)算機(jī)18對(duì)于抽吸率、真空能級(jí)、和超聲功率能級(jí)具有操作者可設(shè)置的極限。如圖11中所示，當(dāng)作為機(jī)頭抽吸線路40堵塞的結(jié)果，相位檢測(cè)器28傳感的相位達(dá)到預(yù)定等級(jí)時(shí)，計(jì)算機(jī)18指示泵速控制器20改變?nèi)鋭?dòng)泵14的速度，隨后，該蠕動(dòng)泵14改變抽吸率。
根據(jù)堵塞機(jī)頭/針30的材料的特性，可提高或降低蠕動(dòng)泵14的速度。當(dāng)打碎堵塞材料時(shí)，相位檢測(cè)器28記錄相位角的增加，使得計(jì)算機(jī)18將蠕動(dòng)泵14的速度改變到不堵塞工作速度。
除了通過改變?nèi)鋭?dòng)泵14的速度而改變抽吸率的晶狀體乳化參數(shù)外，可改變作為如上所述的機(jī)頭30的堵塞或不堵塞條件的函數(shù)的超聲功率源16的功率電平和/或占空因數(shù)。
微爆增強(qiáng)操作.用于前一操作的不同脈沖特征的表示在圖14中示出。根據(jù)圖14，脈沖操作可以是如曲線A中所示的在約25kHz到約50kHz之間的頻率下的功率的不變應(yīng)用，或如曲線B中所示的表示每秒12.5脈沖(在40毫秒工作并且40毫秒空閑)周期中每80毫秒一次?？蛇x地，如曲線C中所示，超聲功率傳送可每40ms(20ms工作，20ms空閑)發(fā)生一次。曲線D示出每20ms(打開10ms，關(guān)閉10ms)提供的功率。也可使用其它非周期性布置，例如，如曲線E中所示的，對(duì)于每40ms周期性的10ms的功率的應(yīng)用，形成30ms的空閑時(shí)間。
這些功率應(yīng)用間隔表示當(dāng)對(duì)于時(shí)間周期，將超聲功率以恒定功率電平提供給機(jī)頭和針時(shí)的固定不變間隔。再者，盡管出現(xiàn)在圖中的功率以連續(xù)的DC類型提供，但這些圖想要表示包括以通常在約25kHz和50kHz之間的頻率，提供給壓電晶體的正弦波形的實(shí)際功率應(yīng)用。因此，功率應(yīng)用不是真正“恒定的”。在150ms周期期間的功率應(yīng)用限定為25kHz到50kHz正弦曲線的恒定應(yīng)用。
空化.通過采用有利的空化效應(yīng)，并相應(yīng)地提供能量，本設(shè)計(jì)提供了通過圖14的波形的增強(qiáng)。外科環(huán)境中的空化可定義為流體(例如，鹽水、水、或其它可應(yīng)用的流體)中的微小氣泡的強(qiáng)烈塌陷?？栈羌?xì)胞和原子核可在包括晶狀體乳化器的超聲外科系統(tǒng)中塌陷或被切割的主要方式。上面呈現(xiàn)的系統(tǒng)可通過提供從晶狀體乳化器機(jī)頭30的尖端發(fā)出的用于形成聲壓場(chǎng)的一系列聲壓波產(chǎn)生空化。聲壓波是晶狀體乳化尖端以工作頻率(例如，以約為38kHz的頻率)前后震蕩的結(jié)果。
空化是微小氣泡在工作流體中的產(chǎn)生、振蕩、和塌陷。在晶狀體乳化或其它外科情景中，通過從外科超聲尖端發(fā)出的聲波產(chǎn)生氣泡，因此可稱為聲空化。這些氣泡的強(qiáng)烈塌陷(collapse，可稱為破裂)可產(chǎn)生打破原子核的大部分力，或產(chǎn)生組織碎裂的切割或切斷特性。在壓力場(chǎng)影響下的其它氣泡運(yùn)動(dòng)，例如下面討論的共振等，也可產(chǎn)生理想的生物效應(yīng)。
在此超聲環(huán)境中，聲壓與尖端的聲源強(qiáng)度Qs或體積速度成比例，其是尖端速度乘以有效的尖端面積A(通常是環(huán)面)。尖端速度是尖端振幅δ與工作頻率乘以2π的乘積。與流體中的聲波長(zhǎng)度相比，該尖端較小，且用作具有工作頻率的聲源或單極源的點(diǎn)源輻射器。
在此環(huán)境中，低頻聲音傾向于以球形方式輻射，同時(shí)聲壓等級(jí)與離尖端的距離成反比下降。在離以頻率ω*(2πf)脈動(dòng)的單級(jí)源的距離為r處的壓力場(chǎng)由下式給出p=(jρock4π)(Qs)e-jkrr---(1)]]>這里，ρo和c是介質(zhì)的密度和聲速，k是波數(shù)或ω/c，Qs是源強(qiáng)度。使用公式(1)，壓力可表示為
p=jρoω2Aδe-jkr4πr---(2)]]>根據(jù)公式(2)，壓力與尖端面積、位移、和工作頻率的平方有關(guān)。公式(2)提供了用于確定不同尺寸、頻率、和位移之間的等值壓力(pressure equivalence)的一般原則。
聲源強(qiáng)度Qs可根據(jù)以下計(jì)算。假定固態(tài)圓形平坦末端以24,500Hz工作，半徑為1.44mm，振幅為100μm(尖端偏移200μm)Qs＝面積*速度＝(πr2)*ω*δ＝π*(.00144)2*(2*π*24,500)*(100*10-6)Qs＝100*10-6米3/秒(3)在此實(shí)例中的總聲功率W可根據(jù)如下計(jì)算W＝ρ0×c×k2×(Qs)2/8π (4)其中k＝ω/c＝(2*π*f)/c＝2*π*24,500/1500～＝100(5)W＝1000*1500*1002*(10*10-6)2/8π～＝6聲瓦(Acoustic Watts)
當(dāng)聲音穿過例如水、鹽水等液體或其它液體時(shí)，聲音遇到微觀氣泡。暴露于波的“張力的”或“膨脹的”或“負(fù)的”部分的氣泡有膨脹的趨勢(shì)。暴露于波的“壓縮的”或“正的”部分的氣泡傾向于減小尺寸或稍微收縮。由于力的不同，當(dāng)處于擴(kuò)大狀態(tài)時(shí)，其它擴(kuò)散到氣泡中。當(dāng)氣泡尺寸減小時(shí)，氣體傾向于消散或擴(kuò)散開。因?yàn)闇p小的氣泡的表面面積小于擴(kuò)大的氣泡的表面面積，所以與在循環(huán)的“擴(kuò)大”部分中擴(kuò)散相比，較少氣體傾向于在此循環(huán)的此部分中擴(kuò)散開。隨著時(shí)間的變化，氣泡傾向于增加尺寸，這種現(xiàn)象被稱為修正擴(kuò)散。如果壓力變化不大，則擴(kuò)大和收縮狀態(tài)的尺寸之差不足以提供可估計(jì)的凈氣流入。
當(dāng)氣泡由于修正擴(kuò)散而尺寸增加時(shí)，這些氣泡能獲得一尺寸，其中，關(guān)于氣泡的液體動(dòng)力，例如氣體壓力、表面張力等，達(dá)到與施加的聲場(chǎng)的動(dòng)力平衡或共振。在動(dòng)力平衡的情形下，氣泡可劇烈地振蕩、塌陷、和分裂。當(dāng)壓力很大時(shí)，發(fā)生氣泡的這種振蕩和破裂。如果壓力足以產(chǎn)生修正擴(kuò)散，則小氣泡將有尺寸持續(xù)增大、振蕩、然后破裂的趨勢(shì)。氣泡也可沒有完全破裂地分開，形成尺寸增加的更小氣泡，并且繼續(xù)此過程。可將這種現(xiàn)象稱之為穩(wěn)定空化。
只要壓力場(chǎng)存在，穩(wěn)定空化產(chǎn)生傾向于以較穩(wěn)定的方式工作的大量氣泡。在穩(wěn)定空化中，許多氣泡分裂，但沒有完全、劇烈的破裂。引起穩(wěn)定空化可能不適于細(xì)胞和原子核切割。
瞬時(shí)空化可被定義為劇烈的氣泡破裂。當(dāng)在例如細(xì)胞壁等邊界附近氣泡劇烈地破裂時(shí)，氣泡在細(xì)胞壁上膨脹相當(dāng)大的壓力量。此效果與產(chǎn)生集中在小區(qū)域內(nèi)的非常高的壓力和溫度的水擊作用類似。這些高壓/高溫條件能破壞組織，使細(xì)胞中的蛋白質(zhì)變性。瞬時(shí)空化由于具有相對(duì)于聲驅(qū)動(dòng)頻率具有非常特殊的尺寸的氣泡的快速膨脹和劇烈破裂而產(chǎn)生。這種快速膨脹和劇烈破裂由驅(qū)動(dòng)波形的力產(chǎn)生。瞬時(shí)空化對(duì)驅(qū)動(dòng)波形壓力等級(jí)敏感，原因在于，瞬時(shí)空化可能不會(huì)在所有低于某一閾值等級(jí)的等級(jí)處發(fā)生。在閾值之上，只要可利用正確尺寸的氣泡，則瞬時(shí)空化將形成。
空化現(xiàn)象的絕對(duì)閾值通常依賴于頻率。在空化的產(chǎn)生中，這里描述的布置將來自驅(qū)動(dòng)低頻超生波形的能量轉(zhuǎn)換成氣泡的機(jī)械操縱。從晶狀體乳化尖端發(fā)出的驅(qū)動(dòng)波形可被稱為泵浦波(pumpingwave)。當(dāng)更多空化發(fā)生時(shí)，從泵浦波接收更多能量。在低壓力電平，例如低于用于空化的閾值，從尖端發(fā)出的低頻壓力大致與尖端偏移成比例。在此低壓情形下，小壓力可用于碰撞細(xì)胞壁或原子核。由于晶狀體乳化尖端振動(dòng)，所以一些機(jī)械碰撞存在，從而可造成摩擦生熱。驅(qū)動(dòng)偏移等級(jí)的增加傾向于增加空化活性。此外，驅(qū)動(dòng)振幅增加造成輻射的低頻壓力不再具有跟蹤振幅的能力。作為能量傳送到空化的結(jié)果，壓力和振幅之間的這種解相關(guān)(decorrelation)產(chǎn)生。當(dāng)進(jìn)一步增加驅(qū)動(dòng)振幅時(shí)，低頻壓力場(chǎng)可減小。這種壓力場(chǎng)的減小是氣泡使尖端模糊且充當(dāng)屏蔽壓力場(chǎng)的襯墊的結(jié)果。這種襯墊可改變流體的局部聲學(xué)性能。這樣，泵浦能量與空化能量的比率隨著驅(qū)動(dòng)振幅的提高而改變。
圖15示出提供給用于系統(tǒng)的液體的合成能量，所述系統(tǒng)應(yīng)用不變等級(jí)的能量，即，一段時(shí)間的持續(xù)功率應(yīng)用，例如2.0秒。具有多個(gè)高振幅峰值的信號(hào)1502是具有低功率設(shè)置的信號(hào)，而呈現(xiàn)較低的較起伏的特性的信號(hào)1501具有較高功率設(shè)置。低功率信號(hào)1502呈現(xiàn)較大的信號(hào)偏移，表示瞬時(shí)空化。在瞬時(shí)峰值之間，用于低功率信號(hào)1502的信號(hào)電平約在固有噪聲層。較起伏的且較高的功率信號(hào)1501呈現(xiàn)較低峰值電平，但是為高于固有噪聲層的連續(xù)信號(hào)，表示穩(wěn)定空化。
在圖16中示出固有噪聲層的去除和用于圖15的系統(tǒng)的空化偏移的繪圖。兩個(gè)波形，高功率信號(hào)1601和低功率信號(hào)1602，在所示出的時(shí)間段顯示近似相等的總空化能量。這樣，盡管瞬時(shí)空化的發(fā)生較不頻繁，但瞬時(shí)空化傾向于將較大能量釋放到區(qū)域或環(huán)境。
圖17示出系統(tǒng)的響應(yīng)，其中，以較短脈沖提供功率，該較短脈沖例如約.15毫秒工作，繼之以約.35毫秒空閑。圖17的曲線示出噪聲閾值后的性能。首先的兩個(gè)脈沖1701和1702以相當(dāng)大的瞬時(shí)空化開始，但是這種瞬時(shí)空化傾向于較快下降。與連續(xù)的功率應(yīng)用相比，圖18示出這種長(zhǎng)脈沖，0.15毫秒工作，繼之以.35毫秒空閑。長(zhǎng)脈沖信號(hào)1802和連續(xù)信號(hào)1801在此時(shí)間段上具有相似的總空化能量，但是脈沖響應(yīng)1802約使用不到一半的驅(qū)動(dòng)功率。這種較低的驅(qū)動(dòng)功率由于少于大約一半時(shí)間內(nèi)的被提供能量的該系統(tǒng)而產(chǎn)生。
圖19示出在此環(huán)境中的連續(xù)功率1901的應(yīng)用和較短脈沖布置1902。這種較短的脈沖周期1902采用一系列脈沖，例如，在0.2秒的總周期內(nèi)，反復(fù)應(yīng)用6ms的能量，空閑24ms，然后應(yīng)用微量功率(例如零功率)0.5秒。圖19示出此較短脈沖周期1902中的驅(qū)動(dòng)頻率能量的幾乎每個(gè)脈沖都趨向于產(chǎn)生瞬時(shí)空化。應(yīng)該相信，脈沖之間的時(shí)間可使流體能充分移動(dòng)，以用具有充分尺寸的氣泡或溶解氣體補(bǔ)充(replenish)該區(qū)域，從而產(chǎn)生再次能接收瞬時(shí)空化的環(huán)境。
在本系統(tǒng)中，根據(jù)短周期能量傳送存在時(shí)對(duì)性能的觀察，空化與如圖20中所示的能量傳送有關(guān)。圖20表示晶體化環(huán)境中的各種能量應(yīng)用和形成的空化能量。根據(jù)圖20，空化能量提高到最大值通常需要兩毫秒到三毫秒。兩毫秒到三毫秒表示晶狀體乳化尖端以實(shí)現(xiàn)完全請(qǐng)求的偏移和空化過程，特別是瞬時(shí)空化開始所需要的時(shí)間。一旦開始，則所傳送的能量?jī)A向于減弱，表示從瞬時(shí)到穩(wěn)定空化的轉(zhuǎn)變。在六毫秒后，機(jī)頭變得去能，且僅尖端的剩余“振鈴(ringing)”產(chǎn)生空化。
圖20中的虛線表示能量的連續(xù)應(yīng)用存在時(shí)得到的能量讀數(shù)，例如在圖15、16、18、和19中所示的。根據(jù)圖20，在連續(xù)模式中空化能量等級(jí)顯著降低。
已調(diào)制能量傳送.本設(shè)計(jì)采用如下的穩(wěn)定空化和瞬時(shí)空化。以短脈沖(brief pulse)提供功率，其中，這些短脈沖具有用于上面存在的晶狀體乳化環(huán)境的分開的能量電平。特別地，可采用例如圖21中所示的波形。也可采用其它相似波形并且取決于所遇到的環(huán)境，包括但不限于晶狀體乳化條件、尖端尺寸、工作頻率、流體條件、和阻塞條件。圖21示出通過初始能量周期2101，已調(diào)制整脈沖傳送初始功率，在例如2ms的短周期內(nèi)為30瓦。30瓦表示至機(jī)頭的輸入。第二周期2102表示以16瓦傳送2ms周期的功率。第三周期2103表示以例如10瓦的特定電平傳送的周期，在此實(shí)例中為三毫秒。調(diào)制的或接梯狀的功率傳送布置的目的在于盡可能快地在產(chǎn)生瞬時(shí)空化所必需的距離上初始化針行程。一旦已經(jīng)獲得引起瞬時(shí)空化所需要的功率閾值，則對(duì)于脈沖的剩余部分可降低功率。
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解，也可采用其它定時(shí)和功率實(shí)現(xiàn)。功率方案的實(shí)例在圖22a-f中給出，其中，功率電平和定時(shí)是變化的。改變時(shí)間和功率的目的是為了在所存在的環(huán)境中盡可能快地獲得瞬時(shí)空化，而不產(chǎn)生相當(dāng)大的熱量。圖22a示出2ms30瓦和4ms15瓦的兩階調(diào)制脈沖。圖22b是2.5ms的35瓦脈沖，繼之以1ms的25瓦脈沖，繼之以1ms的15瓦脈沖，繼之以1ms的5瓦脈沖。圖22c示出2ms的25瓦脈沖、.5ms的15瓦脈沖、和2.5ms的10瓦脈沖。圖22d是3ms的20瓦脈沖和3ms的10瓦脈沖。圖22e示出1.8ms的40瓦脈沖、2ms的25瓦脈沖、和3ms的15瓦脈沖。圖22f是3.5ms的30瓦脈沖、.5ms的25瓦脈沖、.5ms的20瓦脈沖、.5ms的15瓦脈沖、和1ms的10瓦脈沖。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解的，可根據(jù)情況采用其它時(shí)間和周期。
盡管圖22a-f示出以指定次數(shù)產(chǎn)生和消失的大體矩形波，但是波基本上為矩形不是必要的。圖22g-i示出本發(fā)明的可選方面，其中圓形波或分度的(graduated)功率傳送應(yīng)用于外科領(lǐng)域。如圖22g-i中所示的，且如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解的，根據(jù)存在的環(huán)境，通常通過傳送能量的初始較高功率波動(dòng)(surge)或脈沖，繼之以能量從初始波動(dòng)降低，傳送充分大的功率，以引起瞬時(shí)空化。對(duì)于典型的晶狀體乳化外科環(huán)境，初始能量波動(dòng)的振幅和時(shí)間取決于存在的環(huán)境，且可呈現(xiàn)與圖20中所示的曲線類似的特征，或者整體或部分基于與圖20中所示的曲線類似的曲線。
本方案的重要因素在于此環(huán)境中在較短的時(shí)間內(nèi)提供瞬時(shí)空化，以及隨后的能量的可允許衰減以嘗試使傳送到該區(qū)域的能量最小化。這樣，至少一個(gè)較低能量脈沖之后不久或就在之后的強(qiáng)或高能量初始脈沖是獲得上面的理想性能的臨界調(diào)制功率傳送方法。
在這里描述的環(huán)境中，超聲波能量的應(yīng)用特征在于在提供超聲波能量的衰變之前，在短周期提供強(qiáng)或高能量短脈沖。這種波形包括但不限于圖22a-22i中所示的那些波形。如圖20中所表示的，空化能量與功率應(yīng)用相關(guān)，但事實(shí)上可在與超聲波能量周期不同的時(shí)間段出現(xiàn)。例如，但是不是為了限制，可提供約3毫秒的超聲波能量，在這三毫秒期間達(dá)到峰值，而形成的空化能量可能在稍后的時(shí)間達(dá)到峰值，例如在六號(hào)秒達(dá)到峰值?？衫煤?或觀察較長(zhǎng)或較短的周期，且不同時(shí)間段的有效性取決于利用時(shí)間段的環(huán)境。
從上述中，根據(jù)輸出條件，利用超聲裝置可在不同環(huán)境中產(chǎn)生瞬時(shí)或穩(wěn)定空化。除了這里披露的環(huán)境之外，這種空化可在不同的環(huán)境中使用，包括但不限于診斷環(huán)境和化學(xué)處理環(huán)境?？栈部稍卺t(yī)療中使用，或用于增強(qiáng)醫(yī)療。醫(yī)療的增強(qiáng)可包括例如，有助于醫(yī)療或使醫(yī)療加速。對(duì)于化學(xué)處理，以所述方式提供能量可具有使由超聲波能量傳送產(chǎn)生的熱量最小化的趨勢(shì)，并且可趨向于使實(shí)現(xiàn)給定化學(xué)結(jié)果所需要的輸入能量最小化。
瞬時(shí)空化傾向于要求某些特定條件，以有效出現(xiàn)在晶狀體乳化(又稱超聲乳化)環(huán)境中，包括但不限于流體中的尺寸適當(dāng)?shù)某跏細(xì)馀莺?或溶解氣體的可用性。當(dāng)由于低流速或在持續(xù)的功率應(yīng)用模式中高輸出電平存在而使得具有適當(dāng)尺寸的氣泡和/或溶解氣體不可用時(shí)，瞬時(shí)空化傾向于轉(zhuǎn)變到穩(wěn)定空化。存在于瞬時(shí)空化中的能量?jī)A向于比穩(wěn)定空化的能量高。與不變能量相反的脈沖能量可提供一些優(yōu)點(diǎn)，例如可使流體重新供應(yīng)尺寸適當(dāng)?shù)臍馀菀员阌谒矔r(shí)空化、消耗和傳送較少的總能量，從而對(duì)組織造成熱損害的可能性很小。并且，對(duì)于這里描述的超聲乳化系統(tǒng)，脈沖傳送模式存在時(shí)的空化需要兩或三毫秒來獲得最大值。隨著瞬時(shí)空化轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定空化，空化開始減少。
這里描述的能量的脈動(dòng)可以軟件、硬件、固件、或它們的任何組合執(zhí)行，或使用當(dāng)編程時(shí)本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的根據(jù)本發(fā)明的討論任何裝置或設(shè)備執(zhí)行。如可以軟件實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的操作的樣本框圖存在于圖23中，這是圖13的實(shí)施方式的拓展。根據(jù)圖23，在估計(jì)是否已經(jīng)啟動(dòng)脈沖模式后，該系統(tǒng)估計(jì)是否已經(jīng)啟動(dòng)增強(qiáng)脈沖模式。如果為否，則根據(jù)圖13進(jìn)行該系統(tǒng)。
如果已經(jīng)啟動(dòng)增強(qiáng)的脈沖模式，則接收所要求的設(shè)置。所要求的設(shè)置可包括但不限于總循環(huán)時(shí)間、待執(zhí)行的期望步驟或功能(雕刻、切開等)、對(duì)提供功率應(yīng)用的脈沖或長(zhǎng)的連續(xù)周期的要求、期望的瞬時(shí)空化能量應(yīng)用振幅、期望的瞬時(shí)空化能量應(yīng)用周期、期望的較低振幅能量等級(jí)、期望的較低振幅能量周期、瞬時(shí)提供能量脈沖之間的暫停、和/或其它相關(guān)信息。可設(shè)置一些查找表用于確定所要求的設(shè)置中，包括但不限于使普通設(shè)置與用于期望設(shè)置的特定性能參數(shù)相關(guān)聯(lián)的表。例如，如果期望的功能是“切開”，則該系統(tǒng)可將期望的“切開”功能選擇轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)或預(yù)定的性能參數(shù)集，例如150毫秒“脈沖工作”周期，隨后的350ms“長(zhǎng)空閑周期”，其中“脈沖工作”周期包括1毫秒瞬時(shí)空化高能量周期，隨后的3毫秒較低能量周期，隨后的1毫秒暫停，充分反復(fù)以充滿150毫秒“脈沖工作”周期。該系統(tǒng)采用要求的設(shè)置，并將它們轉(zhuǎn)換成操作集或操作定時(shí)設(shè)置，該操作設(shè)置表示在執(zhí)行超聲波能量或功率傳送時(shí)晶狀體乳化機(jī)頭尖端的期望操作。
輸入2302表示可選輸入裝置，例如腳踏開關(guān)、電子或軟件開關(guān)、在晶狀體乳化機(jī)頭上可用的開關(guān)、或本領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的其它輸入裝置，允許外科醫(yī)生/操作者接合并啟動(dòng)根據(jù)操作設(shè)置應(yīng)用的超聲功率。例如，可提供腳踏開關(guān)，發(fā)出工作/空閑命令，由此當(dāng)降低時(shí)，根據(jù)操作設(shè)置提供功率時(shí)，而在沒有降低時(shí)，不將功率提供給晶狀體乳化機(jī)頭尖端。不同的輸入裝置可實(shí)現(xiàn)不同的操作模式。例如，可提供多個(gè)位置開關(guān)，以允許根據(jù)一個(gè)操作設(shè)置(Operation Set)應(yīng)用超聲功率，同時(shí)移動(dòng)該開關(guān)到另一位置，允許根據(jù)不同的操作設(shè)置應(yīng)用超聲功率?？蛇x地，開關(guān)的一個(gè)位置可允許根據(jù)一個(gè)操作設(shè)置以一電平應(yīng)用功率，而開關(guān)的另一位置可能啟動(dòng)在相同或不同的定時(shí)設(shè)置的較高超聲功率電平。如這里描述的，這里使用的操作設(shè)置是指脈沖定時(shí)和/或能量應(yīng)用和功率應(yīng)用的工作/空閑周期。開關(guān)也可以是非線性的，例如開關(guān)僅提供對(duì)機(jī)頭30的一次沖洗的一個(gè)制動(dòng)器(detent)或設(shè)置、提供泵開加沖洗的第二制動(dòng)器或設(shè)置、和提供沖洗和抽吸的第三制動(dòng)器或設(shè)置，其中超聲被導(dǎo)入，且可以通過提供開關(guān)或腳踏開關(guān)的進(jìn)一步接合而增加。在此情形下，降低(depress)到第三位置，或制動(dòng)器的腳踏開關(guān)將可使操作者或外科醫(yī)生根據(jù)基本操作定時(shí)設(shè)置和振幅提供能量，例如具有第一瞬時(shí)空化引起振幅的第一操作定時(shí)集，而腳踏開關(guān)的進(jìn)一步降低將允許第二操作定時(shí)集和/或第二振幅的應(yīng)用。如果期望振幅增加，則降低腳踏開關(guān)使其經(jīng)過第三制動(dòng)器可能從可用超聲功率或尖端行程長(zhǎng)度的0％值到超聲功率或尖端行程長(zhǎng)度的100％值、或在0％和100％之間的某一值中線性改變振幅。在本設(shè)計(jì)中，在能量應(yīng)用周期期間的振幅范圍通常以100％的功率(至機(jī)頭30的輸入)從約0瓦到35瓦。
如可理解的，在本發(fā)明的過程和范圍內(nèi)，實(shí)際上可采用任何操作設(shè)置和操作定時(shí)設(shè)置。具體而言，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在多個(gè)構(gòu)造內(nèi)的操作或操作定時(shí)設(shè)置，用戶可利用電腦得到它們中的每個(gè)。例如，用于可使用一個(gè)操作定時(shí)設(shè)置執(zhí)行切開操作，使用另一操作定時(shí)設(shè)置執(zhí)行雕刻操作，且在遇到特殊的具體情況時(shí)，采用又一操作定時(shí)設(shè)置。這些構(gòu)造也可動(dòng)態(tài)工作，或“不工作(on the fly)”。
該系統(tǒng)通常具有一個(gè)幀速率，此幀速率可以是對(duì)于裝置的小于所允許的最小功率工作或功率空閑周期的任何時(shí)間段。計(jì)數(shù)器計(jì)算脈沖數(shù)，且如果操作設(shè)置規(guī)定待以一定的幀數(shù)傳送超聲功率，在該幀時(shí)間將呈電子信號(hào)形式的指示傳送到機(jī)頭。除了圖23中所示的實(shí)施方式外，也可采用其它實(shí)施方式，并且仍在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
圖24A示出自動(dòng)或用戶控制的振幅交替，帶有具有相同定時(shí)的三個(gè)不同的振幅等級(jí)。除了不同振幅外，也可用交替定時(shí)。另外，該系統(tǒng)可用以處理(address)由通常位于該系統(tǒng)中的傳感器感測(cè)的阻塞物的接收或遭遇。與圖3和4中相同，機(jī)頭或系統(tǒng)可利用傳感器感測(cè)流動(dòng)或真空(即壓力)條件的變化。由傳感器感測(cè)的流或真空/壓力條件的變化表示阻塞物的存在，且在感測(cè)到阻塞物的存在時(shí)，機(jī)頭或系統(tǒng)可反饋給計(jì)算機(jī)18的阻塞物指示。阻塞物指示可使計(jì)算機(jī)18自動(dòng)地將操作設(shè)置改變到阻塞物相關(guān)操作設(shè)置，例如在圖24B中所示的操作設(shè)置。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，本發(fā)明的設(shè)計(jì)也可應(yīng)用于執(zhí)行組織提取的其它系統(tǒng)，例如其它用于去除硬瘤的外科步驟，且并不限于眼睛或晶狀體乳化步驟。特別地，應(yīng)該理解，通過以本文中描述的增強(qiáng)的方式應(yīng)用超聲功率，可處理任何類型的硬組織去除、雕刻、或整形。
盡管為了說明可有利地利用本發(fā)明的方式，上面已經(jīng)描述這樣一種方法和裝置，其使用壓電晶狀體乳化機(jī)頭的電壓電流相位關(guān)系控制從晶狀體乳化機(jī)頭傳送的超聲功率，并使用較短脈沖(包括多個(gè)足以引起存在的環(huán)境中的瞬時(shí)空化的短功率脈沖)傳送超聲功率，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于此。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可進(jìn)行的所有修改、改變、或等同布置都應(yīng)認(rèn)為落入由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在外科手術(shù)過程中傳送能量的方法，包括在已調(diào)制的能量傳送周期期間提供能量，包括在多個(gè)短脈沖周期期間提供能量，所述短脈沖周期包括高能量脈沖周期，以及在所述高能脈沖時(shí)段的預(yù)定時(shí)間后的非零低能量脈沖周期。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述預(yù)定時(shí)間基本上為零。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述短脈沖周期進(jìn)一步包括第二非零低能量脈沖周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述非零低能量脈沖周期包括第一振幅；以及所述第二非零低能量脈沖周期包括第二振幅；且所述第一振幅和所述第二振幅基本上不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述非零低能量脈沖周期包括第一振幅；以及所述第二非零低能量脈沖周期包括第二振幅；且所述第一振幅和所述第二振幅基本上相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在外科手術(shù)環(huán)境中執(zhí)行外科手術(shù)過程，且其中，在短脈沖周期期間提供包括高能量脈沖周期以及在所述高能脈沖時(shí)段的預(yù)定時(shí)間后的非零低能量脈沖周期的能量，從而引起所述外科手術(shù)環(huán)境中的瞬時(shí)空化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述高能量脈沖持續(xù)時(shí)間最多約為四毫秒，且所述高能量脈沖引起瞬時(shí)空化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述高能量脈沖持續(xù)時(shí)間最多約為兩毫秒，且引起瞬時(shí)空化。
9.一種在組織切除步驟期間傳送超聲波能量的方法，包括在一工作周期期間傳送能量脈沖，能量脈沖傳送包括傳送至少一個(gè)具有較高能量振幅的能量的高能量脈沖；以及在傳送每個(gè)高能量脈沖后，傳送至少一個(gè)具有至少一個(gè)較低能量振幅的能量的非零低能量脈沖。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，能量傳送發(fā)生在由多個(gè)微量功率應(yīng)用周期交替的多個(gè)工作周期中。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，組織切除步驟發(fā)生在組織切除環(huán)境中，且其中，傳送能量的所述高能量脈沖用于引起所述組織切除環(huán)境中的瞬時(shí)空化。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，高能量脈沖傳送和低能量脈沖傳送之間的時(shí)間基本上為零。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，能量的所述至少一個(gè)非零低能量脈沖包括具有基本不同的較低能量振幅的能量的兩個(gè)非零低能量脈沖。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，高能量脈沖傳送具有最多約為三毫秒的持續(xù)時(shí)間。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，高能量脈沖傳送最多約為兩毫秒。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，脈沖傳送進(jìn)一步包括動(dòng)態(tài)改變功率應(yīng)用參數(shù)的能力，其中，改變的功率應(yīng)用參數(shù)包括來自包括下述的組的至少一個(gè)的性能高能量脈沖傳送持續(xù)時(shí)間；低能量脈沖傳送持續(xù)時(shí)間；所述較高能量振幅；以及所述較低能量振幅。
17.一種外科手術(shù)設(shè)備，包括能量提供裝置，用于將能量提供到一區(qū)域，包括已調(diào)制能量提供裝置，用于在多個(gè)短脈沖周期期間提供已調(diào)制能量，所述短脈沖周期包括較高能量脈沖周期，在所述高能脈沖時(shí)段的預(yù)定時(shí)間后是非零低能量脈沖周期。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，所述設(shè)備具有在外科手術(shù)環(huán)境中運(yùn)行的能力，其中，所述能量提供裝置用于引起外科手術(shù)手術(shù)環(huán)境中的瞬時(shí)空化。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述已調(diào)制能量提供裝置包括用于在由多個(gè)微量功率應(yīng)用周期交替的所述多個(gè)短脈沖周期中傳送能量的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述預(yù)定時(shí)間基本上為零。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述已調(diào)制能量提供裝置進(jìn)一步提供后續(xù)的非零較低能量脈沖周期。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述后續(xù)的非零較低能量脈沖周期的振幅與所述非零較低能量脈沖周期的振幅基本上不同。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中，所述后續(xù)的非零較低能量脈沖周期的振幅與所述非零較低能量脈沖周期的振幅基本相似。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，由所述已調(diào)制能量提供裝置產(chǎn)生的較高能量脈沖具有最多約為四毫秒的持續(xù)時(shí)間。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，由所述已調(diào)能量提供裝置產(chǎn)生的較高能量脈沖具有最多約為兩毫秒的持續(xù)時(shí)間。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述能量提供裝置包括晶狀體乳化機(jī)頭，所述晶狀體乳化機(jī)頭具有針和用于使所述針超聲振動(dòng)的電氣裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括接合/脫離裝置，其中，當(dāng)期望得到能量應(yīng)用時(shí)，在第一期望時(shí)間進(jìn)行接合所述設(shè)備的操作，并且當(dāng)不期望能量應(yīng)用時(shí)，在第二期望時(shí)間脫離所述設(shè)備的操作。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其中，所述接合/脫離裝置包括開關(guān)。
29.一種用于在晶狀體乳化步驟期間將已調(diào)制超聲波能量提供給眼睛區(qū)域的方法，所述方法包括使用至少一個(gè)已調(diào)制能量周期將能量提供到所述眼睛區(qū)域，其中，每個(gè)已調(diào)制周期包括在第一時(shí)段使用高能量脈沖將第一能量提供到所述眼睛區(qū)域；以及在第二時(shí)段使用非零低能量脈沖將第二能量提供到所述眼睛區(qū)域。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述提供第一能量和提供第二能量之間的時(shí)間基本上為零。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，所述方法應(yīng)用在眼睛區(qū)域環(huán)境中，且其中，提供第一能量?jī)A向于引起所述眼睛區(qū)域環(huán)境中的瞬時(shí)空化。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，進(jìn)一步包括在提供第二能量后提供第三能量，其中，所述第三能量包括在第三時(shí)段提供的另外的低能量脈沖。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述第二能量的振幅與第三能量的振幅基本上相同。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述第二能量的振幅與所述第三能量的振幅基本上不同。
35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，在每個(gè)已調(diào)制能量周期后是包括將基本為零的功率提供到所述眼睛區(qū)域的空閑期。
36.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述高能量脈沖具有最多約為四毫秒的持續(xù)時(shí)間。
37.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述高能量脈沖具有最多約為兩毫秒的持續(xù)時(shí)間。
38.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，將能量提供到所述眼睛區(qū)域進(jìn)一步包括動(dòng)態(tài)功率應(yīng)用參數(shù)改變能力，其中，改變的功率應(yīng)用參數(shù)包括來自包括下述的組的至少一個(gè)的性能高能量脈沖定時(shí)；低非零低能量脈沖傳送定時(shí)；所述高能量振幅；以及所述非零較低能量振幅。
39.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)期望得到能量應(yīng)用時(shí)，在第一期望時(shí)間接合所述方法，并且當(dāng)不期望得到能量應(yīng)用時(shí)，在第二期望時(shí)間脫離所述方法。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中，所述接合和脫離通過開關(guān)實(shí)現(xiàn)。
41.一種設(shè)備，包括機(jī)頭，具有針和用于使所述針超聲振動(dòng)的電氣裝置；電源裝置，用于將脈沖電功率提供給所述機(jī)頭電氣裝置；輸入裝置，用于可使操作者能夠選擇所述電脈沖的振幅；流體提供裝置，用于從所述機(jī)頭針提供流體；以及控制裝置，用于在外科手術(shù)環(huán)境中進(jìn)行的外科手術(shù)步驟期間控制供給所述機(jī)頭的功率，所述控制裝置控制通過在至少一個(gè)已調(diào)制脈沖能量周期期間提供功率而提供的功率，所述已調(diào)制脈沖能量周期包括足以引起所述外科手術(shù)環(huán)境中的瞬時(shí)空化的較高能量脈沖，隨后是較低能量非零振幅脈沖。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的設(shè)備，所述高能量脈沖以零時(shí)間從所述較低能量非零振幅脈沖中分離。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其中，所述控制裝置進(jìn)一步啟動(dòng)在已調(diào)制脈沖能量周期之間的微量功率應(yīng)用。
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其中，所述控制裝置進(jìn)一步包括后續(xù)的較低能量非零振幅脈沖。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的設(shè)備，其中，所述后續(xù)的較低能量非零振幅脈沖的振幅與所述較低能量非零振幅脈沖的振幅基本上不同。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的設(shè)備，其中，所述后續(xù)的較低能量非零振幅脈沖的振幅與所述較低能量非零振幅脈沖的振幅基本上相同。
47.根據(jù)權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其中，由所述控制裝置產(chǎn)生的所述較高能量脈沖具有最多約為四毫秒的持續(xù)時(shí)間。
48.根據(jù)權(quán)利要求41所述的設(shè)備，其中，由所述控制裝置產(chǎn)生的所述較高能量脈沖具有最多約為兩毫秒的持續(xù)時(shí)間。
49.根據(jù)權(quán)利要求41所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括接合/脫離裝置，其中，當(dāng)期望得到能量應(yīng)用時(shí)，在第一期望時(shí)間，接合所述設(shè)備的操作，并且當(dāng)不期望得到能量應(yīng)用時(shí)，在第二期望時(shí)間，脫離所述設(shè)備的操作。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其中，所述接合/脫離裝置包括開關(guān)。
51.一種設(shè)備，包括機(jī)頭，具有針和用于使所述針超聲振動(dòng)的電氣裝置；電源裝置，用于將脈沖電力提供給所述機(jī)頭電氣裝置；輸入裝置，用于可使操作者選擇所述電脈沖的振幅；流體提供裝置，用于從所述機(jī)頭針提供流體；以及控制裝置，用于控制提供給所述機(jī)頭的功率，所述控制裝置控制通過在較高能量時(shí)間周期提供功率和隨后在非零低能時(shí)間周期提供功率所供給的功率。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其中，低能量周期包括以使用所述輸入裝置選擇的振幅提供功率。
53.根據(jù)權(quán)利要求51所述的設(shè)備，所述設(shè)備具有在眼睛環(huán)境中運(yùn)行的能力，其中，由所述控制裝置提供的功率引起所述眼睛環(huán)境中的瞬時(shí)空化，從而實(shí)現(xiàn)眼組織的切除。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的設(shè)備，其中，所述控制裝置通過在另一非零較低能量周期進(jìn)一步提供功率來控制功率。
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括接合/脫離裝置，用于當(dāng)期望得到能量應(yīng)用時(shí)，在第一期望時(shí)間接合所述控制裝置，并且當(dāng)不期望得到能量應(yīng)用時(shí)，在第二期望時(shí)間脫離所述控制裝置。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的設(shè)備，其中所述接合裝置包括開關(guān)。
57.一種在外科手術(shù)過程中傳送能量的方法，包括在至少一個(gè)能量工作周期期間提供能量，其中，在所述能量工作周期期間提供能量包括在第一高能周期期間以較高等級(jí)提供空化引起能量；以及在提供空化引起能量后以低于所述較高等級(jí)的等級(jí)提供降低的能量。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中，在外科手術(shù)環(huán)境中執(zhí)行所述外科手術(shù)過程，且其中，提供空化引起能量并且提供降低能量，以引起所述外科手術(shù)環(huán)境中的瞬時(shí)空化。
59.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中，所述空化引起能量持續(xù)時(shí)間最多約為四毫秒，且所述空化引起能量引起瞬時(shí)空化。
60.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中，所述空化引起能量持續(xù)時(shí)間最多約為兩毫秒，且引起瞬時(shí)空化。
61.一種在外科手術(shù)過程中傳送能量的方法，包括在多個(gè)能量周期期間提供能量，所述能量周期包括高能波動(dòng)周期、隨后的能量減弱周期，其中，在所述高能波動(dòng)周期期間提供的能量高于在所述能量減弱周期期間提供的能量。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中，在外科手術(shù)環(huán)境中執(zhí)行所述外科手術(shù)過程，且其中，在所述能量周期期間提供能量用于引起所述外科手術(shù)環(huán)境中的瞬時(shí)空化，所述能量周期包括高能波動(dòng)周期以及隨后的能量減弱周期。
63.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中，高能波動(dòng)周期持續(xù)時(shí)間最多約為四毫秒，且所述高能波動(dòng)周期引起瞬時(shí)空化。
64.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中，所述高能波動(dòng)周期持續(xù)時(shí)間最多約為兩毫秒，且引起瞬時(shí)空化。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于在例如晶狀體乳化的外科手術(shù)過程中傳送能量的方法和設(shè)備。該方法和設(shè)備包括在至少一個(gè)脈沖能量工作周期提供能量，提供能量通常足以或試圖快速引起瞬時(shí)空化。在脈沖能量工作周期提供能量包括在第一高能量周期期間提供能量和在第二非零低能量周期期間提供能量。
文檔編號(hào)A61B18/04GK1777397SQ200480010766
公開日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2004年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月12日
發(fā)明者肯尼思·E·卡齊奧斯卡斯, 保羅·W·羅克利 申請(qǐng)人:眼力健有限公司