在許多醫(yī)學專業(yè)中，通常使用上電(powered)手術手持件來驅(qū)動手術工具。例如，上電手術手持件被用于在執(zhí)行包括對解剖組織的鉆孔、穿刺(tapping)、切除、解剖、清創(chuàng)、刮除、粉碎(pulverizing)和成形(shaping)的各種不同的切割類型功能中驅(qū)動手術鉆、刀片或切割儀器。在耳鼻喉/頭部/頸部和脊椎手術的領域中，手持件通常被配置用于選擇性的耦合至各自被設計成執(zhí)行特定程序的各種不同旋轉(zhuǎn)類型的手術儀器，以及驅(qū)動這些手術儀器。在使用期間，基于特定的手術程序，外科醫(yī)生選擇合適的手術工具，并將其安裝至上電手持件上。隨后操作上電手持件以移動需要執(zhí)行手術程序的工具中的一個或更多部件(例如，旋轉(zhuǎn)、振蕩)。可通過將不同樣式的工具安裝至同一上電手持件來稍后執(zhí)行附加的程序性步驟。作為參考點，用于脊椎的或者其他硬骨頭手術過程的上電手術手持件所典型需要的旋轉(zhuǎn)速度在大約10-250rpm的范圍內(nèi)。耳鼻喉/頭部/頸部過程在用于喉部浮物撇去操作的大約500rpm到用于高速鉆孔操作的超過60000rpm之間變化。

除諸如使用無刷DC電動機之類的電動機改進之外，整個系統(tǒng)已開發(fā)成與上電旋轉(zhuǎn)型的手術手持件以及相關的手術工具一起使用。除上電手持件以及一個或更多旋轉(zhuǎn)型手術工具或儀器之外，典型的系統(tǒng)包括控制臺以及將手持件連接至控制臺的纜線?？刂婆_被配置成激活和/或控制在其他方面與上電手術手持件相關聯(lián)的電機的通電。例如，可提供手動或者腳踏開關作為系統(tǒng)的一部分。取決于外科醫(yī)生對腳踏或手動開關的操作，相應的信號被遞送至控制臺，該控制臺進而將手持件激勵到相應的速度。

上電手術手持件提高的能力，以及現(xiàn)在可用的大量的手術工具，已毫無疑問地極大增加了外科醫(yī)生可以使用單個手術系統(tǒng)執(zhí)行的脊椎及耳鼻喉/頭部/頸部程序的數(shù)量。然而，隨著這些改進，外科醫(yī)生現(xiàn)在期望單個上電手持件的甚至更好的性能、操作能力以及安全性。

根據(jù)以上，存在對在符合人體工程學尺寸的外殼中提供增強的性能能力的上電手術手持件的需要。

技術實現(xiàn)要素：

一個實施例針對一種上電手術手持件，該上電手術手持件包括包含電動機的外殼，以及可移除地耦合至該外殼并被配置成由該電動機驅(qū)動的手術工具。手術工具包括射頻標識(RFID)標簽。手持件包括用于無線地傳輸RF能量的天線，以及與天線和RFID標簽電隔離的耦合器，其中該耦合器被配置成將所傳輸?shù)腞F能量引導至該RFID標簽。

另一個實施例針對一種手術系統(tǒng)，該手術系統(tǒng)包括包含電動機的上電手術手持件，以及可移除地連接至該手術手持件并被配置成由該電動機驅(qū)動的手術工具。手術工具包括超高頻(UHF)射頻標識(RFID)標簽。手術系統(tǒng)包括連接至手術手持件并被編程為與手術手持件交互的控制器。控制器包括數(shù)據(jù)輸入設備及顯示屏。控制器被配置成基于存儲在UHF RFID標簽中的數(shù)據(jù)來標識連接至手術手持件的手術工具。

又一個實施例針對一種標識手術工具的方法。該方法包括提供包括電動機的上電手術手持件，以及可移除地連接至該手術手持件并被配置成由該電動機驅(qū)動的手術工具。該方法包括從該手術手持件中的天線無線地傳輸RF能量，以及使用手術手持件中的電隔離的耦合器將所傳輸?shù)腞F能量引導至手術工具中的射頻標識(RFID)標簽。被引導至RFID標簽的RF能量使得RFID標簽能夠傳輸存儲在RFID標簽中的數(shù)據(jù)。該方法包括基于從RFID標簽傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來標識連接至手術手持件的手術工具。

附圖說明

圖1是示出了根據(jù)一個實施例的包括旋轉(zhuǎn)類型的電動手術手持件的手術系統(tǒng)的框圖。

圖2是示出了根據(jù)一個實施例的在圖1中示出的手術系統(tǒng)的部件的框圖。

圖3是示出了根據(jù)另一個實施例的在圖1中示出的手術系統(tǒng)的部件的框圖。

圖4是示出了根據(jù)一個實施例的耦合器與天線之間的以及耦合器與RFID標簽之間的近場耦合的示圖。

圖5是示出了根據(jù)一個實施例的存儲在RFID標簽中的數(shù)據(jù)的示圖。

圖6是示出了根據(jù)一個實施例的標識手術工具的方法的流程圖。

具體實施方式

圖1是示出了根據(jù)一個實施例的包括旋轉(zhuǎn)類型的電動手術手持件20的手術系統(tǒng)的框圖。在一些實施例中，提供和/或操作手持件20作為進一步包括控制器24的系統(tǒng)22的一部分。在提供的地方，控制器24具有微處理器且可包括(或被電子地連接至)諸如數(shù)據(jù)輸入設備26及顯示屏28之類的一個或多個部件。不論如何，一般來說，手持件20包括包含電動機的外殼，并被配置成選擇性地接收手術儀器或工具30。在一個實施例中，手術工具30為一次性的刀片或骨鉆(burr)。一旦連接至控制器24，系統(tǒng)22，且尤其是手持件20由用戶進行操作以在執(zhí)行期望的手術過程中旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動儀器30，其中控制器24基于從手持件20自動地發(fā)信號的信息來提供對手持件20的控制。各種特征可被納入手持件20和/或系統(tǒng)22中而作為整體，包括電動機控制和反饋、刺激能量或神經(jīng)完整性監(jiān)測、手持件20與工具30之間的快速連接/斷開、基于用戶手指感測的安全超控(over-ride)、在手持件20處的模式-功能-方向控制、在極低及極高速度下的高扭矩操作等。

根據(jù)一個實施例的系統(tǒng)22被配置成執(zhí)行手術工具識別(或刀片識別)，以使用基于無線超高頻(UHF)的射頻標識(RFID)技術來自動地標識當前附連至手持件20的手術工具30。在手術工具30中包括RFID標簽214。系統(tǒng)22在控制器24或手持件20中沒有特定產(chǎn)品信息的在前存儲的情況下執(zhí)行對手術工具30的標識或識別。根據(jù)一個實施例的RFID標簽214永久地粘附至手術工具30的中樞(hub)中，其中標簽214的頂部表面和底部表面平行于手術工具30的縱軸或附連軸32(即，RFID標簽粘附在非軸向取向上)。

圖2是示出了根據(jù)一個實施例的在圖1中示出的手術系統(tǒng)22的部件的框圖。圖2中所示的手術系統(tǒng)22的實施例由附圖標記22(1)標識。手術系統(tǒng)22(1)包括手持件20(1)、手術工具30(1)以及控制器24(1).手持件20(1)包括RFID讀取器板202與耦合器210。讀取器板202包括RFID讀取器電路204與RFID天線206。手術工具30(1)包括RFID標簽214。

控制器24(1)通過通信鏈路216將命令傳輸至讀取器電路204，該通信鏈路在一個實施例中是具有串行數(shù)字線的纜線。RFID讀取器電路204驅(qū)動天線206，該天線將RF能量208傳輸至耦合器210。在一個實施例中，RFID讀取器電路204包括是RFID第二代兼容的(ISO 18000-6C標準)集成電路芯片。RFID讀取器電路204包括內(nèi)部功率放大器與20dBm的發(fā)射功率。RFID讀取器電路204包括讀和寫能力，以從RFID標簽214讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)寫入RFID標簽214。

天線206為小型陶瓷元件，其在一個實施例中被集成至讀取器板202內(nèi)。在一個實施例中，天線206為來自約翰森技術(Johanson Technology)(零件號0920AT50A080)的陶瓷天線，具有11mm x 5.1mm x 1.5mm(長度x寬度x厚度)的覆蓋范圍(footprint)。在另一個實施例中，天線206包括印刷電路板(PCB)微帶。RFID讀取器板202與集成天線206一起被定位成接近手持件20(1)中的耦合器210。

耦合器210為無源剛性金屬結構(單件或單構造)，其被封裝在塑料中并被電隔離，且在制造手持件20(1)時被安裝在手持件20(1)中。耦合器210用作天線206與RFID標簽214之間的波導，并將RF能量從天線206輸送至RFID標簽214。RFID標簽214為位于手術工具30(1)的基底部分中的無源元件。耦合器210未電連接至天線206或RFID標簽214，而是通過接近這些元件將RF能量耦合至這些元件。由于缺乏直接的連接，耦合器210也可被稱作“浮置的(floating)耦合器”。如圖2所示，RF能量208從天線206傳輸，并由耦合器210接收。RF能量208穿過耦合器210，并從耦合器210發(fā)射作為RF能量212，該RF能量212被RFID標簽214接收。RF能量212為無源RFID標簽214供能，以允許RFID標簽214通過耦合器210及天線206將存儲的信息無線地傳輸回到讀取器電路204。

在一個實施例中，RFID標簽214包括是RFID第二代兼容的(ISO 18000-6C標準)英頻杰(Impinj)RFID芯片。根據(jù)一個實施例的RFID標簽214存儲從128到8k位，并包含存儲在ROM中的唯一的64位序列號。RFID標簽214具有1.6mm x 1.6mm x 0.35mm(長度x寬度x厚度)的覆蓋范圍，以及860MHz到960MHz的操作頻率。

圖3是示出了根據(jù)另一個實施例的在圖1中示出的手術系統(tǒng)22的部件的框圖。圖3中所示的手術系統(tǒng)22的實施例由附圖標記22(2)標識。手術系統(tǒng)22(2)包括手持件20(2)、手術工具30(2)以及控制器24(2).手持件20(2)包括RFID天線206及耦合器210。手術工具30(2)包括RFID標簽214?？刂破?4(2)包括RFID讀取器電路204。

RFID讀取器電路204安裝在控制器24(2)中。通信鏈路316包括UHF同軸纜線或諸如包含在Cat 7A/8纜線中那些之類的雙絞線，以將RF信號遞送至手持件20(2)中的天線206。在手持件20(2)內(nèi)部，天線206被定位成接近耦合器210，以將RF能量308傳遞穿過耦合器210至RFID標簽214，如RF能量312所指示的。手術系統(tǒng)22(2)的元件以與手術系統(tǒng)22(1)基本上相同的方式操作，手術系統(tǒng)22(1)參照圖2描述于上文。

圖4是示出了根據(jù)一個實施例的耦合器210與天線206之間的以及耦合器210與RFID標簽214之間的近場耦合的框圖。耦合器210包括被定位成與天線206相鄰但不與天線206接觸的近端406，以及被定位成與RFID標簽214相鄰但不與RFID標簽214接觸的遠端408。耦合器210的遠端408與RFID標簽214的緊鄰提供了這些元件之間的近場耦合402(1)，且耦合器210的近端406與天線206的緊鄰提供了這些元件之間的近場耦合402(2)。

圖5是示出了根據(jù)一個實施例的存儲在RFID標簽214中的數(shù)據(jù)500的示圖。如圖5所示，數(shù)據(jù)500包括認證數(shù)據(jù)502、參數(shù)指導數(shù)據(jù)504、外科醫(yī)生偏好數(shù)據(jù)506以及當前手術設置數(shù)據(jù)508。根據(jù)一個實施例的認證數(shù)據(jù)502包括唯一的序列號、認證碼及寫入數(shù)據(jù)，并可被用于防止對包含RFID標簽214的手術工具30的不當使用或再使用。根據(jù)一個實施例的參數(shù)指導數(shù)據(jù)504包括：諸如包含RFID標簽214的手術工具30的類型和/或型號(例如，4mm三切刀片(Tricut Blade))之類的參數(shù)數(shù)據(jù)；諸如最小與最大的旋轉(zhuǎn)速度(例如，以每分鐘旋轉(zhuǎn)數(shù)或RPM為單位)之類的操作限制；可被用作默認設置的最佳的或推薦的操作參數(shù)，諸如最佳的或推薦的旋轉(zhuǎn)速度和沖洗流量。根據(jù)一個實施例的外科醫(yī)生偏好數(shù)據(jù)506包括外科醫(yī)生偏好的旋轉(zhuǎn)速度(例如，2500RPM)，以及外科醫(yī)生偏好的沖洗流量(例如，40％的沖洗流量)。根據(jù)一個實施例的當前手術設置數(shù)據(jù)508包括對包含RFID標簽214的手術工具30的當前或最后使用的設置，包括旋轉(zhuǎn)速度、沖洗流量以及使用的時間的長度。數(shù)據(jù)500可被編碼成標量數(shù)字(例如，RPM速度)、浮點數(shù)(例如，沖洗流量百分比)或布爾值(例如，真/假、是/否)。

在操作手持件20之前，由讀取器電路204從RFID標簽214讀取諸如例如手術工具30(例如，刀片或骨鉆)的安全操作的參數(shù)之類的來自RFID標簽214的信息。此信息被發(fā)送至控制器24以用于設置操作指導與限制。數(shù)據(jù)還可在手持件20的使用期間被寫入RFID標簽214，包括更新外科醫(yī)生偏好數(shù)據(jù)506及當前手術設置數(shù)據(jù)508。此數(shù)據(jù)也可被存儲在控制器24中以便于不同手術工具30的快速改變和再使用。在手術工具30已從手持件20移除后，可由控制器24將該工具30的RFID標簽214的序列號保留在表格中以供稍后使用。如果用于該手術的先前使用的手術工具30被再插入手持件20中，則序列號可被讀取并與控制器24中的表格匹配。這允許控制器24對該手術工具30的先前設置被記起并被召回至操作設置。這潛在地可在過程期間減少用于改變手術工具30的時間。

一個實施例為每位外科醫(yī)生提供默認偏好的存儲。外科醫(yī)生對操作參數(shù)的偏好在手術之前被存儲在控制器24中。存儲的默認參數(shù)是，例如，參考特定型號的手術工具30的默認旋轉(zhuǎn)速度或沖洗設定。存儲的默認值不限制于參考單個型號，而也可與產(chǎn)品族相關聯(lián)。

一個實施例針對上電手術手持件，該手術手持件包括包含電動機的外殼，以及可移除地耦合至該外殼并被配置成由該電動機驅(qū)動的手術工具。手術工具包括射頻標識(RFID)標簽。手持件包括用于無線地傳輸RF能量的天線、以及與天線及RFID標簽電隔離且被配置成將所傳輸?shù)腞F能量引導至RFID標簽的耦合器。

在此實施例的一種形式中，RF能量包括超高頻(UHF)RF信號。根據(jù)一個實施例的耦合器為封裝在塑料中的無源金屬結構。在一個實施例中，上電手術手持件包括在外殼中的RFID讀取器電路，該RFID讀取器電路被配置成驅(qū)動天線并從RFID標簽讀取數(shù)據(jù)及將數(shù)據(jù)寫入RFID標簽。RFID標簽存儲包括唯一序列號的認證數(shù)據(jù)；包括操作限制與默認操作參數(shù)的參數(shù)指導數(shù)據(jù)；外科醫(yī)生的偏好操作參數(shù)；以及來自最后一次使用手術工具的最后使用的操作參數(shù)。在一個實施例中，當手術工具被移除并稍后在手持件中被重新使用時，手持件再次自動地使用最后使用的操作參數(shù)。

另一個實施例針對手術系統(tǒng)，該手術系統(tǒng)包括包含電動機的上電手術手持件，以及可移除地連接至該手術手持件并配置成由該電動機驅(qū)動的手術工具。手術工具包括超高頻(UHF)射頻標識(RFID)標簽。手術系統(tǒng)包括連接至手術手持件并被編程為與手術手持件交互的控制器?？刂破靼〝?shù)據(jù)輸入設備及顯示屏?？刂破鞅慌渲贸苫诖鎯υ赨HF RFID標簽中的數(shù)據(jù)來標識連接至手術手持件的手術工具。

在此實施例的一種形式中，手術手持件包括用于無線地傳輸RF能量的天線、以及與天線及UHF RFID標簽電隔離且被配置成將所傳輸?shù)腞F能量引導至UHF RFID標簽的耦合器。耦合器為封裝在塑料中的無源金屬結構。在一個實施例中，手術手持件包括RFID讀取器電路，該RFID讀取器電路被配置成驅(qū)動天線并從UHF RFID標簽讀取數(shù)據(jù)及將數(shù)據(jù)寫入UHF RFID標簽。在另一個實施例中，控制器包括RFID讀取器電路，該RFID讀取器電路被配置成驅(qū)動天線并從UHF RFID標簽讀取數(shù)據(jù)及將數(shù)據(jù)寫入UHF RFID標簽。在此實施例的一種形式中，控制器經(jīng)由纜線被耦合至手術手持件，該纜線包括被配置成將UHF RF能量遞送至天線的雙絞線。UHF RFID標簽存儲包括唯一序列號的認證數(shù)據(jù)；包括操作限制與默認操作參數(shù)的參數(shù)指導數(shù)據(jù)；以及來自最后一次使用手術工具的最后使用的操作參數(shù)。

又一個實施例針對標識手術工具的方法。圖6是示出了根據(jù)一個實施例的標識手術工具的方法600的流程圖。在一個實施例中，系統(tǒng)22(圖1)被配置成執(zhí)行方法600.在方法600中的602處，提供了包括電動機的上電手術手持件，以及可移除地連接至手術手持件并被配置成由電動機驅(qū)動的手術工具。在604處，從手術手持件中的天線無線地傳輸RF能量。在606處，所傳輸?shù)腞F能量使用手術手持件中的電隔離的耦合器被引導至手術工具中的射頻標識(RFID)標簽，其中被引導至RFID標簽的RF能量使得RFID標簽能夠傳輸存儲在RFID標簽中的數(shù)據(jù)。在608處，基于從RFID標簽傳輸?shù)臄?shù)據(jù)來標識連接至手術手持件的手術工具。

本文公開的實施例相對現(xiàn)有技術提供了諸多優(yōu)點。本文公開的實施例允許使用EPC第二代ISO標準RFID標簽。可將操作指導而不僅僅是產(chǎn)品ID編程至RFID標簽214內(nèi)。一些現(xiàn)有設備使用螺旋電感線圈及基于高頻(HF—例如，13.56MHZ)或低頻(LF—例如，134KHZ)的RFID技術。相反，本文公開的一些實施例使用超高頻(UHF—例如，915MHZ),且在手持件中不使用螺旋電感線圈來激勵無源RFID標簽214.在UHF頻率處，這種線圈可變得自振而具有不可預知的行為。此外，線圈由于制造要求針對性能測量和調(diào)諧線圈而呈現(xiàn)出挑戰(zhàn)。此外，當被重復地暴露于諸如利用高壓滅菌器消毒的高熱量時，線圈呈現(xiàn)出調(diào)諧不穩(wěn)定性。

耦合器210為無需調(diào)諧或復雜安裝的塑料封裝結構。耦合器210易于使用，例如，計算機數(shù)控(CNC)制造過程或金屬沖壓來制造。耦合器210允許手持件20中的天線206的較簡單安裝，并消除了對手持件20中的同軸纜線的需求。無需焊接到耦合器210。耦合器210允許天線206被設計到手持件20的背面內(nèi)或最佳的任何地方而并非僅靠近RFID標簽214被定位的地方。耦合器210對制造變化、高壓滅菌器消毒循環(huán)及正常使用也是容忍且魯棒的。

本文公開的實施例在上電手術儀器中執(zhí)行刀片識別，這對于下一代高速骨鉆和刀片來說是重要的特征。用于手持件20的不同的手術工具30在RPM、沖洗、旋轉(zhuǎn)方向和振蕩速度方面具有用于最佳性能的參數(shù)。刀片識別允許基于每件產(chǎn)品執(zhí)行操作指導，這提高了安全性并減少了風險。

雖然已參考優(yōu)選實施例對本公開進行描述，但是本領域的技術人員將認識到可作形式或細節(jié)上的改變而不背離本公開的精神和范圍。