電手術(shù)系統(tǒng)、電手術(shù)設(shè)備和用于操作電手術(shù)系統(tǒng)的方法
【專利摘要】一種具有光學(xué)反饋功能的用于對患者的組織(200)執(zhí)行電手術(shù)的電手術(shù)系統(tǒng)(100)。電手術(shù)設(shè)備(105)具有電極部分(110)，所述電極部分具有集成于其中的光導(dǎo)(114)。光學(xué)單元(160)執(zhí)行對組織類型和/或狀況的光學(xué)表征，并且被布置為執(zhí)行對所述組織類型和/或狀況的分析?？刂茊卧?170)基于對所述組織類型和/或狀況的所述分析而生成反饋控制信號(FEEDCON)，光導(dǎo)允許探查例如僅處于執(zhí)行例如切割的所述電極部分(110)的前面幾毫米的所述組織。作為由根據(jù)本發(fā)明的所述光學(xué)單元中的光譜儀執(zhí)行的快速、可靠分析的結(jié)果，所述系統(tǒng)能夠主動對哪種組織處于電手術(shù)部分的前面，即對哪種組織處于所述電手術(shù)設(shè)備或電手術(shù)“刀”的“鋒刃”的前面做出反應(yīng)。
【專利說明】電手術(shù)系統(tǒng)、電手術(shù)設(shè)備和用于操作電手術(shù)系統(tǒng)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有光學(xué)反饋功能的用于對相關(guān)聯(lián)對象，例如，患者執(zhí)行電手術(shù) 的電手術(shù)系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及對應(yīng)的電手術(shù)設(shè)備、用于操作電手術(shù)系統(tǒng)的對應(yīng)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在電手術(shù)中，將高頻（HF)的，又稱為射頻（RF)的電流施加至組織，以便根據(jù)向組 織輸送電能的模式而對組織進行切割、使其凝固、使其脫水和/或?qū)ζ錈啤＿@樣的設(shè)備 在大量的手術(shù)流程中使用的事實已經(jīng)表明電手術(shù)設(shè)備或電手術(shù)單元（ESU)的有用性，在臨 床實踐中又以該設(shè)備的最初發(fā)明人之一 William T. Bovie醫(yī)生的名字被命名為"Bovie"設(shè) 備。
[0003] 外科醫(yī)生能夠根據(jù)電手術(shù)設(shè)備前面的組織決定使用該設(shè)備的哪一操作模式，例 如，切割和/或凝固。然而，問題在于外科醫(yī)生不能預(yù)先知道正處于設(shè)備下面的是哪種組 織，因為組織通?？床坏健Ｒ虼?，外科醫(yī)生必須在使用模式之前做出決定，或者必須爾后對 組織所發(fā)生的情況做出反應(yīng)。例如，其可能造成流血，那么就必須在其后采取行動止血。另 一個問題涉及并發(fā)癥，因而在外科醫(yī)生進行操作時，其想要避免對患者的關(guān)鍵組織結(jié)構(gòu)造 成不利影響。同樣，外科醫(yī)生不能預(yù)先知道，因為其不能總是預(yù)測或者確定位于前面的組織 結(jié)構(gòu)。
[0004] 在美國專利US7749217中描述了一種電手術(shù)設(shè)備，其中，將光傳輸系統(tǒng)置于設(shè)備 的手持件中（參考圖1，現(xiàn)有技術(shù)）。所述光傳輸系統(tǒng)能夠?qū)⒐馐劢沟焦ぷ鞯碾娛中g(shù)電 極附近或上，以檢測血液量，而且在檢測到大量血液時電手術(shù)能量發(fā)生器的對應(yīng)控制能夠 例如從切割模式自動切換至混合或結(jié)合的切割和凝固模式，即反應(yīng)控制。此外，美國專利 US7749217中公開的電手術(shù)設(shè)備具有內(nèi)在的缺點，S卩，由于操縱部分上的遠(yuǎn)程位置的原因， 所述光傳輸系統(tǒng)通常相當(dāng)不精確。由于所探測到的光中的大部分被表面所反射，因而幾乎 不能檢測到處于所述表面下面的組織的信息。而且，所述光系統(tǒng)只能檢測血液。
[0005] 本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)識到了改進的電手術(shù)系統(tǒng)將帶來好處，并因此設(shè)計出本發(fā)明。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 獲得一種改進的電手術(shù)系統(tǒng)將是有利的。還期望能夠在電手術(shù)系統(tǒng)中實現(xiàn)改進的 光學(xué)反饋。總之，本發(fā)明優(yōu)選以單一的方式或者任意組合的方式緩解、減輕或者消除上文提 及的缺陷中的一者或多者。具體而言，可以將提供解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題或者其他問題 的方法視為本發(fā)明的目的。
[0007] 為了更好解決這些問題中的一者或多者，本發(fā)明的第一方面涉及一種具有光學(xué)反 饋功能的用于對相關(guān)聯(lián)對象執(zhí)行電手術(shù)的電手術(shù)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0008] -能夠提供高頻（HF)信號的電手術(shù)電源，
[0009] -電手術(shù)設(shè)備，所述設(shè)備包括：
[0010] -操縱部分，以及
[0011] -電極部分，所述電極部分電連接至所述電手術(shù)電源，以接收所述高頻（HF)信號， 從而在使所述電極部分與所述對象接觸和/或處于所述對象附近時執(zhí)行電手術(shù)，
[0012] -光導(dǎo)，所述光導(dǎo)集成到所述電極部分中，從而將離開所述光導(dǎo)的光出射位置和/ 或進入所述光導(dǎo)的光入射位置定位為使所述電極部分的至少一部分處于所述操縱部分與 所述光入射位置和所述光出射位置中的至少一個之間，
[0013] -用于對組織類型和/或狀況進行光學(xué)表征的光學(xué)單元，所述光學(xué)單元光學(xué)連接 至所述光導(dǎo)，以分別向所述對象的組織發(fā)射光輻射以及從所述對象的組織接收對應(yīng)的光輻 射，所述光學(xué)單元包括：
[0014] -能夠發(fā)射輻射的光輻射源，
[0015] -能夠接收來自所述組織的對應(yīng)輻射、并且還被布置為執(zhí)行對所述組織類型和/ 或狀況的分析的對應(yīng)光譜儀，以及
[0016] -連接至所述光學(xué)單元的控制單元，所述控制單元能夠基于對所述組織類型和/ 或狀況的所述分析來生成反饋控制信號。
[0017] 本發(fā)明尤其但不是唯一地有利于獲得一種電手術(shù)系統(tǒng)，在所述系統(tǒng)中，使電極部 分與光導(dǎo)集成，所述光導(dǎo)耦合至光學(xué)單元，以將光耦合到接觸和/或接近電極部分的切割 部分，即接觸和/或接近"鋒刃電極"的組織中，繼而收集反射回光導(dǎo)的光，并根據(jù)在鋒刃電 極前面測得的光信號生成能夠用來為使用所述電手術(shù)系統(tǒng)的外科醫(yī)生提供預(yù)測性和/或 主動的反饋的反饋控制信號。
[0018] 具體而言，本發(fā)明的有利之處在于，其可以實現(xiàn)將光耦合到接觸和/或接近電極 部分的切割部分的組織中，從而收集被反射回光導(dǎo)的組織內(nèi)的漫散射光。因而，光可以傳播 到組織中，并且還探查了表面下更深的結(jié)構(gòu)。這一點相比于主要探測來自表面的反射光的 現(xiàn)有技術(shù)更為有利。如果電手術(shù)設(shè)備與組織接觸，那么能夠顯著降低表面背反射。
[0019] 將一個或多個光導(dǎo)集成到鋒刃電極中的事實允許探查只處于執(zhí)行例如切割的電 極部分的前面例如幾毫米的組織。作為由根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)單元中的光譜儀執(zhí)行的快速、 可靠分析的結(jié)果，所述系統(tǒng)能夠主動對哪種組織處于電手術(shù)部分，即電手術(shù)設(shè)備或電手術(shù) "刀"的"鋒刃"的前面做出反應(yīng)。例如，在接近重要的神經(jīng)結(jié)構(gòu)時，電手術(shù)系統(tǒng)可以關(guān)閉或 改變模式，以避免對其切割。另一個范例是，在接近較大的血管時，能夠?qū)⑺鲈O(shè)備切換至 在對血管進行切割之前預(yù)先使血管凝固的模式，等等。
[0020] 此外，本發(fā)明的光譜儀的先進的分析還允許在電手術(shù)系統(tǒng)的使用期間對一種組織 的各種狀況進行區(qū)分，例如，區(qū)分正常組織和惡性組織，從而當(dāng)例如在手術(shù)流程期間從患者 身上去除惡性組織時得到對外科醫(yī)生非常有益的輔助。
[0021] 還值得注意的是，與常規(guī)手術(shù)刀一樣，電手術(shù)設(shè)備的使用也極大地依賴于使用它 們的外科醫(yī)生的技術(shù)和經(jīng)驗，本發(fā)明由于促成了預(yù)測性反饋因而能夠便于經(jīng)驗不那么多的 外科醫(yī)生更容易地使用，具體而言，自動避免切割到特定種類的組織的可能性可以表示相 對于臨床安全而言的重要優(yōu)勢。
[0022] 電手術(shù)設(shè)備的工作電極或電極部分又稱為電手術(shù)設(shè)備的"鋒刃"，因為其功能與刀 的切割部分類似。因而，在本申請中，用于將至少部分電能輸送至組織的電手術(shù)工作電極部 分可以與"鋒刃"互換稱謂。
[0023] 在本發(fā)明的背景中，電手術(shù)設(shè)備的操縱部分可以是適于或者被布置為將所述設(shè)備 握持在外科醫(yī)生的手中的部分，即，手柄或手持件。然而，所述操縱部分也可以適于機器人 操縱，即，一部分適于固著到手術(shù)機器人的抓取設(shè)備上，例如，所述機器人可以是da Vind 3 手術(shù)機器人系統(tǒng)。優(yōu)選將所述操縱部分與所述電手術(shù)設(shè)備的電極部分電隔離。
[0024] 本發(fā)明中應(yīng)用的光導(dǎo)可以包括能夠引導(dǎo)任何種類的電磁輻射的光導(dǎo)，任何種類的 電磁輻射例如為紅外輻射、可見光、紫外線、X射線輻射等。所述光導(dǎo)可以包括若干子光導(dǎo)， 如下文將更為詳細(xì)解釋的。
[0025] 電手術(shù)自1926年就已知了，并且可以將其廣義地定義為應(yīng)用高頻（HF)電能以便 對組織進行切割，使其凝固，使其脫水和/或?qū)ζ錈啤？梢愿鶕?jù)頻率、波形、電壓、電流等 通過各種方式輸送HF功率，如電手術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。當(dāng)前，在不局限于任何具體理 論的情況下，可以設(shè)想電流密度是電流經(jīng)由對組織的焦耳加熱帶來電手術(shù)效果的機制中的 決定性參數(shù)。注意，其根本上不同于所謂的電灼燒，在電灼燒中使用導(dǎo)電體的直流（DC)加 熱對組織加熱。因而，對于電手術(shù)而言，可以在組織內(nèi)執(zhí)行加熱，而不是在電極部分中。
[0026] 可以通過至少兩種不同的方式執(zhí)行電手術(shù)；S卩，雙極方式，其中，兩個電極部分與 將受到影響的組織發(fā)生接觸，以及單極方式，其中，將電極部分施加到對象的組織上，并將 對象身體上的更遠(yuǎn)程的電極，例如，所謂的分散式板用于返回電路?？梢酝ㄟ^全部兩種方式 實施本發(fā)明。
[0027] 可以將組織廣義地定義為介于細(xì)胞和整個或完全有機體之間的細(xì)胞組織層面。注 意，可以將血液定義為"連接"組織，盡管其具有流體特征。類似地，也可以將淋巴液和骨骼 看作是連接種類的組織。
[0028] 有利地，反饋控制信號可以被布置為在使用電手術(shù)系統(tǒng)的同時向外科醫(yī)生提供反 饋，例如，觸覺、聽覺和/或視覺反饋。額外地或備選地，可以將所述反饋控制信號傳送至電 手術(shù)電源，并且根據(jù)電手術(shù)系統(tǒng)的操作模式，所述反饋控制信號能夠改變和/或終止電手 術(shù)系統(tǒng)的當(dāng)前操作模式，例如，從切割變?yōu)槟袒蛘咂渌R床相關(guān)變化。
[0029] 在有利的實施例中，與具體組織部分相關(guān)的反饋控制信號可以是在對所述具體組 織部分執(zhí)行電手術(shù)之前生成的。因而，本發(fā)明可以在電手術(shù)的主動模式中被操作，例如，在 一個模式中，電手術(shù)系統(tǒng)在某種程度上不會執(zhí)行一些不期望的操作，即"危害安全"模式，這 是由于反饋控制信號避免了電手術(shù)發(fā)生器執(zhí)行特定操作或者進入特定模式。
[0030] 有利地，所述電極部分可以具有細(xì)長形狀，所述電極部分具有最接近操縱部分的 近端以及相對于操縱部分的遠(yuǎn)端，光出射位置和/或光入射位置被定位在所述電極部分的 遠(yuǎn)端。因而，根據(jù)本發(fā)明的電手術(shù)系統(tǒng)本身不限于實施手術(shù)的電手術(shù)設(shè)備的任何具體的幾 何結(jié)構(gòu)或者用于將光導(dǎo)連同電手術(shù)設(shè)備的電極部分集成到一起的構(gòu)造。
[0031] 可以將根據(jù)本發(fā)明的光導(dǎo)劃分為若干子光導(dǎo)，例如，劃分為個體光纖。或者，可以 應(yīng)用若干光導(dǎo)。優(yōu)選地，所述光導(dǎo)，尤其是光出射位置和光入射位置可以裝配有適當(dāng)?shù)耐哥R 或者本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的用于執(zhí)行組織的光學(xué)分析的其他種類的光學(xué)部件。
[0032] 所述光導(dǎo)優(yōu)選包括至少兩個或三個子光導(dǎo)，至少一個子光導(dǎo)用于發(fā)射對組織進行 輻照的光輻射，并且至少一個子光導(dǎo)用于接收來自組織的光輻射。有利地，則所述光導(dǎo)和所 述光學(xué)單元可以被布置為提供所述組織相對于所述光導(dǎo)的出射位置和入射位置的空間信 息和/或位置。因而，例如在具有適當(dāng)布置的三個或更多子光導(dǎo)（光纖）的情況下，長短光 路徑可以提供電手術(shù)設(shè)備周圍的簡單空間分辨率。
[0033] 其還能夠使空間信息與反饋信號組合，例如，在關(guān)鍵血管或神經(jīng)接近電手術(shù)鋒刃 時提高聲音。
[0034] 更有利地，所述反饋控制信號（FEEDC0N)可以基于對組織類型和/或狀況的分析， 從而使其進一步取決于所述組織相對于光導(dǎo)的入射位置和出射位置的空間信息和/或位 置。其又可以由此實現(xiàn)電手術(shù)設(shè)備的方向特異性操作，例如，沿特定方向切割，而沿相對于 電手術(shù)設(shè)備的其他方向則不進行切割。
[0035] -般而言，用于對組織類型和/或狀況進行光學(xué)表征的光學(xué)單元可以基于下述光 學(xué)技術(shù)中的一個或多個：漫反射、熒光、拉曼、OCT和多光子成像。也預(yù)見到對于本領(lǐng)域技術(shù) 人員而言可以容易地取得，從而與本發(fā)明結(jié)合的其他光學(xué)技術(shù)。更一般而言，可以在本發(fā)明 的背景下應(yīng)用可以通過光導(dǎo)（與電手術(shù)電極集成）執(zhí)行光傳送的任何光學(xué)技術(shù)。
[0036] 有利地，用于對組織類型和/或狀況進行光學(xué)表征的光學(xué)單元可以基于漫反射光 譜測定技術(shù)，出射位置和入射位置被定位為具有充分的相對距離，以執(zhí)行漫反射光譜測定。 漫射理論可能需要特定最小相互距離，否則可以使用已知參考。
[0037] 鋒刃中的光導(dǎo)與組織接觸或接近，從而使來自組織表面的反向散射光的量顯著降 低是尤其有利的。之后，探測散射到組織中并對組織中的更深處進行探查的光；其被稱為 "漫反射光"，所述技術(shù)被稱為"漫反射光譜測定"。受到漫反射的光含有表面下的組織的信 息，這對于分析是很重要的。
[0038] 有利地，其中，所述光學(xué)單元包括專用處理器和具有組織特異性吸收系數(shù)等的數(shù) 據(jù)庫，從而執(zhí)行組織類型和/或狀況分析。
[0039] 在一個實施例中，所述電手術(shù)設(shè)備還被布置為執(zhí)行對組織的傳導(dǎo)性測量，將所述 測量的結(jié)果傳送至控制單元，并應(yīng)用于生成反饋控制信號，以實現(xiàn)所述系統(tǒng)中的更為先進 的控制和反饋。
[0040] 在另一實施例中，所述電手術(shù)設(shè)備還可以被布置為通過所述光導(dǎo)執(zhí)行對組織的光 學(xué)成像，將光學(xué)圖像傳送至控制單元，并應(yīng)用于生成反饋控制信號，以實現(xiàn)所述系統(tǒng)中的更 為先進的控制和反饋。
[0041] 在第二方面中，本發(fā)明涉及一種應(yīng)用到具有光學(xué)反饋功能的用于對相關(guān)聯(lián)對象執(zhí) 行電手術(shù)的電手術(shù)系統(tǒng)中的電手術(shù)設(shè)備，所述設(shè)備包括：
[0042]-操縱部分，以及
[0043] -電極部分，所述電極部分被布置為電連接至電手術(shù)電源，以接收所述高頻（HF) 信號，從而在使所述電極部分接觸所述對象和/或處于所述對象附近時執(zhí)行電手術(shù)，以及
[0044] -光導(dǎo)，所述光導(dǎo)集成到所述電極部分中，從而將離開所述光導(dǎo)的光出射位置和/ 或進入所述光導(dǎo)的光入射位置定位為使所述電極部分的至少一部分處于所述操縱部分與 所述光入射位置和所述光出射位置中的至少一個之間。
[0045] 在第三方面中，本發(fā)明涉及一種用于操作具有光學(xué)反饋功能的用于對相關(guān)聯(lián)對象 執(zhí)行電手術(shù)的電手術(shù)系統(tǒng)的方法，所述方法包括：
[0046] -提供能夠提供高頻（HF)信號的電手術(shù)電源，
[0047]-提供電手術(shù)設(shè)備，所述設(shè)備包括：
[0048]-操縱部分，以及
[0049]-電極部分，所述電極部分電連接至所述電手術(shù)電源，以接收所述高頻（HF)信號， 從而在使所述電極部分接觸所述對象和/或處于所述對象附近時執(zhí)行電手術(shù)，
[0050] -光導(dǎo)，所述光導(dǎo)集成到所述電極部分中，從而將離開所述光導(dǎo)的光出射位置和/ 或進入所述光導(dǎo)的光入射位置定位為使所述電極部分的至少一部分處于所述操縱部分與 所述光入射位置和所述光出射位置中的至少一個之間，
[0051] -提供用于對組織類型和/或狀況進行光學(xué)表征的光學(xué)單元，所述光學(xué)單元光學(xué) 連接至所述光導(dǎo)，以分別向所述對象的組織發(fā)射光輻射（120)以及從所述對象的組織接收 對應(yīng)的光福射，所述光學(xué)單元包括：
[0052] -能夠發(fā)射輻射的光輻射源，
[0053] -能夠接收來自所述組織的對應(yīng)輻射、并且還被布置為執(zhí)行對所述組織類型和/ 或狀況的分析的對應(yīng)光譜儀，并且
[0054] -提供連接至所述光學(xué)單元的控制單元，所述控制單元能夠基于對所述組織類型 和/或狀況的所述分析來生成反饋控制信號（FEEDC0N)。
[0055] 總之，可以通過在本發(fā)明范圍之內(nèi)的任何可能方式組合并結(jié)合本發(fā)明的各方面。 本發(fā)明的這些和其他方面、特征和/或優(yōu)點從下文所述實施例將變得顯而易見并將參考下 文所述實施例得以闡述

【專利附圖】

【附圖說明】
[0056] 將參考附圖僅通過舉例描述本發(fā)明的實施例，附圖中
[0057] 圖1是來自美國專利US7749217的電手術(shù)設(shè)備的現(xiàn)有技術(shù)范例，
[0058] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的電手術(shù)系統(tǒng)的示意圖，
[0059] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的電手術(shù)設(shè)備的示意圖，
[0060] 圖4-7是根據(jù)本發(fā)明的各種電手術(shù)設(shè)備的示意圖，
[0061] 圖8示出了人體中存在的一些最為重要的生色團，即血液、水和脂肪的吸收譜，并 且
[0062] 圖9是根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0063] 圖1是來自美國專利US7749217的電手術(shù)設(shè)備的現(xiàn)有技術(shù)范例，其中，將光傳輸系 統(tǒng)定位于設(shè)備的手持件12中。所述光傳輸系統(tǒng)能夠?qū)⒐馐劢沟焦ぷ鞯碾娛中g(shù)電極16附 近或上，以檢測血液量，并且在檢測到大量血液時電手術(shù)能量發(fā)生器（未示出）的對應(yīng)控制 能夠例如從切割模式自動切換至混合或結(jié)合的切割和凝固模式，即所述電手術(shù)設(shè)備的反應(yīng) 控制。
[0064] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的電手術(shù)系統(tǒng)100的示意圖。電手術(shù)系統(tǒng)100具有光學(xué)反饋功 能以對相關(guān)聯(lián)對象的組織200執(zhí)行電手術(shù)。所述系統(tǒng)包括能夠提供用于電手術(shù)的高頻（HF) 信號的電手術(shù)電源150。
[0065] 此外，電手術(shù)設(shè)備105包括用于由外科醫(yī)生或機器人設(shè)備（兩者均未示出）進行 操縱的操縱部分130,以及電極部分110,所述電極部分如箭頭151所示電連接至電手術(shù)電 源ESG150,以接收所述高頻HF信號，從而在使電極部分110與所述對象200接觸和/或處 于所述對象200附近時執(zhí)行電手術(shù)。
[0066] 額外地，所述電手術(shù)設(shè)備具有光導(dǎo)114,所述光導(dǎo)被集成到所述電極中，從而將光 導(dǎo)的光出射位置和光入射位置115定位為使所述電極部分的至少一部分處于所述操縱部 分與光出射位置和光入射位置之間。在這一構(gòu)造中，光出射位置和光入射位置是相同的，但 是下文將示出不是這種情況下的其他構(gòu)造。
[0067] 用于對組織類型和/或狀況進行光學(xué)表征的光學(xué)單元160光學(xué)連接至所述光導(dǎo)， 以如雙箭頭虛線120所示分別將光學(xué)輻射發(fā)射至對象的組織200并從對象的組織200接收 對應(yīng)的光學(xué)輻射。所述光學(xué)單元包括能夠發(fā)射輻射的光輻射源160a，以及能夠接收來自組 織的對應(yīng)輻射并且還被布置為執(zhí)行對組織類型和/或狀況的分析的對應(yīng)光譜儀160b，如下 文將更為詳細(xì)解釋的。
[0068] 此外，所述電手術(shù)系統(tǒng)包括連接至光學(xué)單元160的控制單元170,所述控制單元 能夠基于對組織類型和/或狀況的分析而生成反饋控制信號FEEDC0N。在圖2中，將信號 FEEDC0N示為用于控制電手術(shù)發(fā)生器150,例如，反饋環(huán)路能夠自動選擇電發(fā)生器150的操 作模式。
[0069] 在圖3A中，通過示意性截面圖示出了根據(jù)本發(fā)明的電手術(shù)設(shè)備105的實施例。電 手術(shù)設(shè)備105包括鋒刃或延伸部109連同附著于其上的電極部分110,所述鋒刃或延伸部具 有兩個集成到鋒刃109中的光導(dǎo)114a和114b以及電極部分，如圖所示。光導(dǎo)114連接至 光學(xué)控制臺160(圖3未示出）。電極110電連接至電控制臺150,電控制臺150能夠向鋒 刃發(fā)送電信號，從而引生各種處置，例如，對組織進行切割、使其凝固、使其脫水和/或?qū)ζ?燒灼。電極110能夠?qū)M織200執(zhí)行這些處置。因而，電手術(shù)設(shè)備105包括操縱部分130、 延伸部109 (在其上使電極部分110與光導(dǎo)114集成）和光出射位置和光入射位置115,所 述光出射位置和光入射位置使所述電極部分的至少留下的部分處于操縱部分130與位置 150之間，或者換言之，按照直接物理距離測量，或者按照沿電手術(shù)設(shè)備105的投影測量，電 極110的離操縱部分130最近的部分比光出射位置和光入射位置115更接近操作部分130。
[0070] 在這一實施例的前視圖3B中示出了光出射位置114a和光入射位置114b，連同覆 蓋著延伸部109的圓形的周緣部分的電極部分110。光出射位置和光入射位置115之間的 距離d對于漫反射光譜測定是很重要的，因為這一距離確定了準(zhǔn)確度，并且還確定了所述 漫反射光譜測定所探查的區(qū)域的空間深度，探查深度大致為d/2。電手術(shù)設(shè)備105根據(jù)手術(shù) 應(yīng)用和狀況可以具有其他形狀，從前視圖來看，可以為矩形、方形、橢圓形等。此外，電極部 分110可以覆蓋電手術(shù)設(shè)備105的周緣部分的全部或僅一部分?；蛘?，電極部分110可以 完全覆蓋延伸部109,只留下通往光出射位置和光入射位置115的專用小孔。再或者，可以 通過諸如傳導(dǎo)玻璃或光透明金屬的傳導(dǎo)透明材料來透射光出射位置和光入射位置115,從 而使電極部分110能夠完全覆蓋連接至操縱部分130的延伸部109。
[0071] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，將光導(dǎo)114a之一連接至光學(xué)控制臺160中的光源，所 述光源將照射與鋒刃110接觸的組織。由第二光導(dǎo)114b收集通過與鋒刃110接觸的組織 200傳播的散射光，并將所述散射光引導(dǎo)向光學(xué)單元160,參照圖2。在這里對光進行光譜分 析。能夠由光譜特征確定處于電極部分110前面的組織類型和/或狀況。例如，使用白光 源并探測漫反射光，能夠檢測到諸如水、血脂、血氧、膽汁、β胡蘿卜素等的各種生色團的存 在和濃度。之后，使用這些參數(shù)識別諸如神經(jīng)組織、血管、肌肉組織等的組織。在下述參考 文獻中描述了對此進行分析的方式：
[0072] J. Farrel，M. S. Patterson 和 B. C. Wilson 的 "A diffusion theory model of spatially resolved, steady-state diffuse reflectance for the non-invasive determination of tissue optical properties"（Med. Phys. 19(1992)第 879-888 頁）。
[0073] R. Nachabe, B. H. ff. Hendriks, A. E. Desjardins, M. van der Voort, Μ. B. van der Mark和 H. J. C. M. Sterenborg 的"Estimation of lipid and water concentrations in scattering media with diffuse optical spectroscopy from900tol600nm，'（J. Biomed. Opt. 15,037015(2010))。
[0074] Rami Nachabe, Benno H. ff. Hendriks, Marjolein van der Voort, Adrien E.Desjardins 和 Henricus J.C. M.Sterenborg 的"Estimation of biological chromophores using diffuse optical spectroscopy:benefit of extending the UV-VIS wavelength range to includel000tol600nm"（Optics Expressl8 (2010)第 1432 頁）。
[0075] Rami Nachabe, Daniel J.Evers, Benno H. ff. Hendriks, Gerald ff. Lucassen, Marjolein van der Voort, Jelle Wesseling 和 Theo J. M. Ruers 的 "Effect of bile absorption coefficients on the estimation of liver tissue optical properties and related implications in discriminating healthy and tumorous samples，'(Biomedical Optics Express2(2011)第 600 頁）。
[0076] 也能夠使用突光檢測確定組織成分，參考hang等人，Optics Letters25 (2000)第 1451 頁。
[0077] 通過引用將所有上述參考文獻全文并入本文。
[0078] 在操縱部分130上能夠具有模式選擇開關(guān)（未示出），從而根據(jù)光學(xué)控制臺160識 別出的信號選擇不同的操作模式。
[0079] 圖4-7是與圖3所示的變型類似的根據(jù)本發(fā)明的各種電手術(shù)設(shè)備的示意圖。
[0080] 在圖4中，電極部分110覆蓋延伸部109的整個周緣，如從圖4B的前視圖看出的。 此外，將電極部分IlOb定位在中央部分中。電極部分IlOb例如，在雙極電手術(shù)中可以相對 于外圍的電極部分IlOaUlOc處于另一電勢處。
[0081] 通?？梢岳脙蓚€、三個、四個、五個或更多電極實施本發(fā)明，根據(jù)設(shè)計規(guī)格或手 術(shù)狀況要求，每個電極均可被獨立控制或者被共同控制。
[0082] 在這一實施例中，設(shè)備105中使用的光纖或子光導(dǎo)114具有金屬緩沖器。所述緩 沖器一方面為光纖提供了保護，使其避免受到電手術(shù)產(chǎn)生的熱的損害，另一方面其能夠充 當(dāng)電連接。此外，所述金屬緩沖器還可以用于通過使用錫焊或熔焊而不是膠粘將光纖安裝 到延伸部109中。在將不只一個子光導(dǎo)114集成到延伸部109中時，能夠使用金屬緩沖器 之間的電阻測量結(jié)果選擇所要使用的光纖。還能夠?qū)︿h刃的金屬部分進行分段，使得甚至 方向性切割是可能的。
[0083] 在圖5中，另一實施例具有三個子光導(dǎo)114a、114b、114c，它們分別具有對應(yīng)的光 出射位置和光入射位置115 &、11513、115(：，所述三個子光導(dǎo)能夠用于檢測并避免由于在組織 內(nèi)操作鋒刃電極而產(chǎn)生的組織表征中的假象。電手術(shù)處置可以改變鋒刃電極緊密附近的組 織的光學(xué)性質(zhì)，并由此影響組織區(qū)分。例如，在操作期間局部組織環(huán)境的水含量通常會蒸 發(fā)，蒸發(fā)程度取決于操作模式（例如，切割、凝固、脫水、燒灼）。
[0084] 如果存在兩個光導(dǎo)，如圖3和圖4所不，那么能夠通過將光纖距離d選擇為充分 大，從而使探查體積處于鋒刃前面的充分大的d/2距離處并因此不含有來自鋒刃附近的當(dāng) 前處置組織的顯著貢獻，來避免光學(xué)組織表征中的假象的影響。對于這種情況而言，應(yīng)當(dāng)選 擇足夠大的d以確保對于所有可用的操作模式（例如，切割、凝固、脫水、燒灼）而言都使得 假象最小化。
[0085] 如果像圖5的這一實施例中一樣存在兩個以上的光導(dǎo)，那么能夠探查到鋒刃前面 的不同距離處的不同體積。在這種情況下，處置對光信號的可能的影響將不被視作是假象， 而是可以幫助醫(yī)師決定是必須繼續(xù)當(dāng)前部位的處置還是能夠停止當(dāng)前部位的處置的額外 信息來源。
[0086] 例如，其允許利用處置期間光信號的變化來監(jiān)測接近鋒刃的輻射Rl (從出射位置 115a出來并進入入射位置115b的粗虛線箭頭）所穿越的體積中的處置的進展。同時，離電 極部分110較遠(yuǎn)的輻射R2(也是從出射位置115a出來，但是進入入射位置115c的粗虛線 箭頭）所穿越的組織體積則不受或者不顯著受處置的影響，并提供來自附近的未經(jīng)處置的 組織的信息。這允許醫(yī)師決定何時何處繼續(xù)附近組織中的處置和/或在有必要的情況下切 換至不同的操作模式。
[0087] 在與具有三個子光導(dǎo)的圖5的實施例類似的圖6中，具有不同的光導(dǎo)配置，因而在 這一實施例中，子光導(dǎo)114a和114c相對于具有電極部分IlOa和IlOc的細(xì)長延伸部109 朝向側(cè)面位置。因而，在圖6C的對延伸部109的頂視圖中，子光導(dǎo)114a穿過電極部分110 終止于光學(xué)位置115a，如該圖示意性所示。這將使得空間和方向信息能夠從由漫反射光譜 測定進行的光學(xué)分析中檢索到，例如，通過使光輻射從光學(xué)端部位置115b出射并經(jīng)由反射 性散射重新進入光學(xué)入射位置115a和115c。在這一實施例中，各個子光導(dǎo)遠(yuǎn)端處于電極部 分110的不同位置上，使得組織結(jié)構(gòu)的取向檢測變?yōu)榭赡堋＠?，在將光?dǎo)對定位于延伸部 109的相對位置處時，這能夠根據(jù)電手術(shù)電極部分110從哪一側(cè)接近所述結(jié)構(gòu)而被推斷出。
[0088] 在圖7中，示出了又一實施例，其中，電手術(shù)設(shè)備105包括延伸部109的頂端部分 111，頂端部分111可連同光出射位置和光入射位置115-起發(fā)生位移，如雙箭頭A所示。因 而，子光導(dǎo)114也是柔性的或者是可延伸的。因而，能夠?qū)㈦姌O110與集成的、非傳導(dǎo)尖銳 頂端部分111組合，頂端部分111含有用于鋒刃電極110前面的光學(xué)組織表征的兩個或更 多光導(dǎo)114a和114b。
[0089] 例如，針狀頂端部分或者頂端件111由非傳導(dǎo)材料制成并且具有兩個光導(dǎo)114a和 114b，兩個光導(dǎo)114a和114b能夠用于插入電極部分或"鋒刃" 110前面的組織200 (未示 出），并用于對組織體積進行光學(xué)表征?？梢詫敹思?11的突出程度進行選擇，從而使得 電極110和光導(dǎo)115的末端之間具有充分的距離，由此允許在不受可能出現(xiàn)在鋒刃電極110 的緊密附近中的處置假象的影響的情況下表征鋒刃前面的組織。
[0090] 這一設(shè)計的一個優(yōu)點在于，當(dāng)在操作期間使電極部分或鋒刃110朝前移動時，所 述設(shè)備提供了探查處于正在靠近的鋒刃前面的特定距離處的未受處置的組織的可能性。
[0091] 也能夠通過某種方式設(shè)計頂端件111，使得允許對其從鋒刃110的突出程度進行 調(diào)整，并由此對鋒刃電極和光導(dǎo)末端之間的距離進行調(diào)整。醫(yī)師能夠選擇最適于當(dāng)前處置 方法和組織類型的距離。這一實施例擴展了所述設(shè)備的能力，以探查處于鋒刃電極前面的 多個距離處的未經(jīng)處置的組織體積。
[0092] 在圖7的實施例中，將頂端部分111的突出程度示意性示為朝前的線性位移，如雙 箭頭A所示，但是也可以設(shè)想其他位移，例如，樞軸位移或者側(cè)向位移。
[0093] 圖8示出了人體中存在的一些最為重要的生色團，即血液、水和脂肪的吸收 譜，以應(yīng)用于下面的算法中。示出了根據(jù)波長的去氧血紅蛋白（Hb)524、氧合血紅蛋白 (Hb02) 526、水 528 和脂肪 530。
[0094] 在下文中描述了用于從反射光譜測定法的光譜中提取信息的算法。本申請的發(fā)明 人參與了能夠用于由反射譜導(dǎo)出不同組織生色團（例如，血紅蛋白、氧合血紅蛋白、水、月旨 肪、膠原蛋白和彈性蛋白）的諸如散射系數(shù)和吸收系數(shù)的光學(xué)組織性質(zhì)的算法的開發(fā)。這 些性質(zhì)在正常組織和病變組織之間可能存在不同?；谶@一知識，能夠?qū)Ω鞣N組織進行區(qū) 分和/或?qū)M織的各種狀況進行區(qū)分。本發(fā)明的發(fā)明人開發(fā)出了這一算法，從而能夠在利 用本申請中描述的電手術(shù)系統(tǒng)執(zhí)行電手術(shù)的背景下執(zhí)行充分確定的快速光學(xué)分析。
[0095] 將利用通過分析導(dǎo)出的用于反射光譜測定法的方程來執(zhí)行譜擬合，最近在以 本申請的一些發(fā)明人為作者的以下科學(xué)文獻中已經(jīng)對此給出了描述：Nachab6等人的 "Estimation of lipid and water concentrations in scattering media with diffuse optical spectroscopy from900tol600nm"（Journal of Biomedical 0pticsl5 (3), 1(2010年五月/六月）），在此通過引用將該文獻全文并入本文，并且在下文中將其稱 為[Nachab62010a]。本作者的另一篇科學(xué)文獻為R. Nachab6等人的"Estimation of biological chromophores using diffuse optical spectroscopy:benefit of extending the UV-VIS wavelength range to includel000tol600nm" （Optics Expressl8,第 1432-1442頁（2010))，在此通過引用將該文獻全文并入本文，并且下文將其稱為。
[0096] 在[Nachab62010a]的第2部分中，更具體而言在2. 3這一部分中描述了漫反射模 型。通過下式給出了反射分布R :

【權(quán)利要求】
1. 一種具有光學(xué)反饋功能的用于對相關(guān)聯(lián)對象執(zhí)行電手術(shù)的電手術(shù)系統(tǒng)（1〇〇)，所述 系統(tǒng)包括： -能夠提供高頻（HF)信號的電手術(shù)電源（150)， -電手術(shù)設(shè)備（105)，所述設(shè)備包括： -操縱部分（130)，以及 -電極部分（110)，所述電極部分電連接至所述電手術(shù)電源，以接收所述高頻（HF)信 號，從而在使所述電極部分與所述對象接觸和/或處于所述對象附近時執(zhí)行電手術(shù)，以及 -光導(dǎo)（114)，所述光導(dǎo)集成到所述電極部分中，從而將離開所述光導(dǎo)的光出射位置 (115a)和/或進入所述光導(dǎo)的光入射位置（115b)定位為使所述電極部分的至少一部分處 于所述操縱部分與所述光入射位置和所述光出射位置中的至少一個之間， -用于對組織類型和/或狀況進行光學(xué)表征的光學(xué)單元（160)，所述光學(xué)單元光學(xué)連接 至所述光導(dǎo)，以分別向所述對象的組織發(fā)射光輻射（120)以及從所述對象的組織接收對應(yīng) 的光輻射，所述光學(xué)單元包括： -能夠發(fā)射輻射的光輻射源（160a)， -能夠接收來自所述組織的對應(yīng)輻射、并且還被布置為執(zhí)行對所述組織類型和/或狀 況的分析的對應(yīng)光譜儀（160b)，以及 -連接至所述光學(xué)單元的控制單元（170)，所述控制單元能夠基于對所述組織類型和/ 或狀況的所述分析來生成反饋控制信號（FEEDCON)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電手術(shù)系統(tǒng)，其中，所述反饋控制信號被布置為在使用所述 電手術(shù)系統(tǒng)的同時向外科醫(yī)生提供反饋，例如觸覺、聽覺和/或視覺反饋。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電手術(shù)系統(tǒng)，其中，所述反饋控制信號被傳送至所述電手術(shù) 電源，并且，根據(jù)所述電手術(shù)系統(tǒng)的操作模式，所述反饋控制信號能夠改變和/或終止所述 電手術(shù)系統(tǒng)的當(dāng)前操作模式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電手術(shù)系統(tǒng)，其中，與具體組織部分相關(guān)的所述反饋控制信 號是在對所述具體組織部分執(zhí)行電手術(shù)之前生成的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電手術(shù)系統(tǒng)，其中，所述電極部分具有細(xì)長形狀，所述電極部 分具有最接近所述操縱部分的近端以及相對于所述操縱部分的遠(yuǎn)端，所述光出射位置和/ 或所述光入射位置被定位在所述電極部分的所述遠(yuǎn)端。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電手術(shù)系統(tǒng)，其中，所述光導(dǎo)包括至少兩個或三個子光導(dǎo)，至 少一個子光導(dǎo)用于發(fā)射對組織進行輻照的光輻射，并且至少一個子光導(dǎo)用于接收來自所述 組織的光輻射。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電手術(shù)系統(tǒng)，其中，所述光導(dǎo)和所述光學(xué)單元被布置為提供 所述組織相對于所述光導(dǎo)的出射位置和入射位置的空間信息和/或位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電手術(shù)系統(tǒng)，其中，基于對所述組織類型和/或狀況的所述分 析的所述反饋控制信號（FEEDCON)還取決于所述組織相對于所述光導(dǎo)的出射位置和入射 位置的所述空間信息和/或位置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電手術(shù)系統(tǒng)，其中，用于對組織類型和/或狀況進行光學(xué)表征 的所述光學(xué)單元基于下述光學(xué)技術(shù)中的一個或多個：漫反射、熒光、拉曼、0CT和多光子成 像。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1和6所述的電手術(shù)系統(tǒng)，其中，用于對組織類型和/或狀況進行光 學(xué)表征的所述光學(xué)單元基于漫反射光譜測定技術(shù)，所述出射位置和所述入射位置被定位為 具有充分的相對距離，以執(zhí)行漫反射光譜測定。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電手術(shù)系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)單元包括專用處理器和具有 組織特異性吸收系數(shù)的數(shù)據(jù)庫，以執(zhí)行組織類型和/或狀況分析。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電手術(shù)系統(tǒng)，其中，所述電手術(shù)設(shè)備還被布置為執(zhí)行組織的 傳導(dǎo)性測量，所述測量的結(jié)果被傳送至所述控制單元，并被應(yīng)用于生成所述反饋控制信號。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電手術(shù)系統(tǒng)，其中，所述電手術(shù)設(shè)備還被布置為通過所述光 導(dǎo)執(zhí)行對組織的光學(xué)成像，光學(xué)圖像被傳送至所述控制單元，并被應(yīng)用于生成所述反饋控 制信號。
14. 一種應(yīng)用于具有光學(xué)反饋功能的用于對相關(guān)聯(lián)對象執(zhí)行電手術(shù)的電手術(shù)系統(tǒng) (100)中的電手術(shù)設(shè)備（105)，所述設(shè)備包括： -操縱部分（130)，以及 -電極部分（110)，所述電極部分被布置為電連接至電手術(shù)電源，以接收所述高頻（HF) 信號，從而在使所述電極部分接觸所述對象和/或處于所述對象附近時執(zhí)行電手術(shù)，以及 -光導(dǎo)（114)，所述光導(dǎo)集成到所述電極部分中，從而將離開所述光導(dǎo)的光出射位置 (115a)和/或進入所述光導(dǎo)的光入射位置（115b)定位為使所述電極部分的至少一部分處 于所述操縱部分與所述光入射位置和所述光出射位置中的至少一個之間。
15. -種用于操作具有光學(xué)反饋功能的用于對相關(guān)聯(lián)對象執(zhí)行電手術(shù)的電手術(shù)系統(tǒng) (100)的方法，所述方法包括： -提供能夠提供高頻（HF)信號的電手術(shù)電源（150)， -提供電手術(shù)設(shè)備（105)，所述設(shè)備包括： -操縱部分（130)，以及 -電極部分（110)，所述電極部分電連接至所述電手術(shù)電源，以接收所述高頻（HF)信 號，從而在使所述電極部分接觸所述對象和/或處于所述對象附近時執(zhí)行電手術(shù)， -光導(dǎo)（114)，所述光導(dǎo)集成到所述電極部分中，從而將離開所述光導(dǎo)的光出射位置 (115a)和/或進入所述光導(dǎo)的光入射位置（115b)定位為使所述電極部分的至少一部分處 于所述操縱部分與所述光入射位置和所述光出射位置中的至少一個之間， -提供用于對組織類型和/或狀況進行光學(xué)表征的光學(xué)單元（160)，所述光學(xué)單元光學(xué) 連接至所述光導(dǎo)，以分別向所述對象的組織發(fā)射光輻射（120)以及從所述對象的組織接收 對應(yīng)的光福射，所述光學(xué)單元包括： -能夠發(fā)射輻射的光輻射源（160a)， -能夠接收來自所述組織的對應(yīng)輻射、并且還被布置為執(zhí)行對所述組織類型和/或狀 況的分析的對應(yīng)光譜儀（160b)，并且 -提供連接至所述光學(xué)單元的控制單元（170)，所述控制單元能夠基于對所述組織類 型和/或狀況的所述分析來生成反饋控制信號（FEEDCON)。
【文檔編號】A61B5/00GK104284635SQ201380005775
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月20日
【發(fā)明者】B·H·W·亨德里克斯, T·J·M·魯爾斯, G·W·呂卡森, M·米勒, J·J·L·霍里克斯, W·C·J·比爾霍夫, J·克勒韋爾, M·范德沃爾特, N·N·卡亞, C·賴克 申請人:皇家飛利浦有限公司