[发明专利]已调制脉冲的超声功率传送系统及方法

说明书

本申请为申请日是2004年3月11日、申请号是No.200480010766.2、发明名称为“已调制脉冲的超声功率传送系统及方法”的中国专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。 

本申请是于2002年10月21日提交的美国专利申请10/278,775的部分继续申请，其发明人为Kadziauskas等人，名称为“NovelEnhanced Microburst Ultrasonic Power Delivery System and Method”，其全部内容结合于此作为参考。 

技术领域

本申请一般涉及外科手术组织去除系统，更具体地涉及在例如晶状体乳化等外科手术过程中的已调制脉冲超声功率传送。 

背景技术

晶状体乳化外科手术已经成功地应用于例如白内障一些眼疾的治疗。晶状体乳化外科手术利用角膜切口将至少一个晶状体乳化手持外科器械或机头的尖端插入。机头包括针，一旦被放在切口内，则该针就被超声驱动，以使目镜乳化，或将白内障打破成小块。随后可能以受控方式使用同一机头或另一机头去除打破的白内障块。外科医生可接着将透镜穿过切口植入眼内。使得切口愈合，从而对于患者来说结果是视力通常显著地提高。 

如可理解的，通过流体注入或抽出系统和晶状体乳化机头的功率控制流入和流出患者的流体对所执行的过程是至关重要的。医学上公认的不同技术已经用于外科手术的透镜去除部分。其中，一种普通的技术是使用单个机头对晶状体乳化、冲洗、抽吸进行同时的结合。该方法包括作出切口，将手持外科器械插入以使白内障或目 镜乳化。在进行该乳化同时，机头提供了用于冲洗乳化的透镜的流体和用于抽吸乳化的透镜和插入的流体的真空。 

目前可用的晶状体乳化系统包括变速蠕动泵、真空传感器、可调超声功率源、和可编程微处理器，所述可编程微处理器具有操作者选择的预置，用于控制抽吸率、真空、和超声功率电平。晶状体乳化机头通过用于供电给压电换能器并控制压电换能器的电缆与控制台互连。管道(tubing)提供流体对眼睛的冲洗，且实现通过机头的眼内的抽吸液体的取出。可通常由施加给这里的AC电压在晶体内产生的压电效果沿机头的中空针的纵轴驱动或激励中空针。被驱动的晶体的动作通过机头内的机械共振系统而增强，使得连接至这里的针的动作直接取决于驱动晶体的频率，同时最大动作发生在共振频率下。共振频率部分依赖于与其互连的针的质量，所述针通常通过晶体振动。 

用于晶状体乳化机头的典型频率范围介于约25kHz到约50kHz之间。对于每个晶状体乳化机头都存在频率窗，其特征在于特定的机头阻抗和相位。上述频率窗由上部频率和下部截止频率限制。此频率窗的中心通常是机头电相位达到最大值的点。 

机头功率传送效率由公式(V*I)(COSΦ)给出，其中Φ为相角。使用此功率传送效率公式，效率最高的机头工作点出现在相位最接近0度时。这样，最佳机头功率传送效率要求控制工频(powerfrequency)，以获得与0度尽可能接近的相位值。实现此目标是复杂的，原因在于，超声机头的相位角也取决于换能器装载(loading)。换能器装载通过包括针的机械共振机头发生。针与眼内的组织和流体的接触产生对压电晶体的负荷，同时在工作的相位角内出现伴随变化。 

因此，在机头工作周期一直确定并测量相位角，以调节驱动电路，以获得最佳相位角，并且通过晶状体乳化机头实现将不变能量传送到组织内。通过监控机头电信号和调节频率，可提供机头的自动调谐以保持与所选参数的一致。用于晶状体乳化机头的控制电路可包括用于测量电压和电流之间的相位的电路，通常称为检相器。如果独立于晶状体乳化机头的工作频率测量到相移，则可能产生困难，因为相移取决于机头工作频率，且其测量的时间延迟要求复杂的校准电路来提供对机头的响应调谐。