[发明专利]用于校准电外科发生器中的功率测量的系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及电外科学。更具体地，本发明涉及用于校准电外科发生器内的功率测量的系统和方法。

背景技术

电外科学包括高频电流在外科手术期间切割或修复生物组织的应用。电外科手术通过使用电外科发生器、有源电极和返回电极来执行。电外科发生器(也被称作电源或波形发生器)产生交流电流(AC)，其通过有源电极施加到病人的组织并通过返回电极返回到电外科发生器。该交流电流典型地具有高于100千赫的频率以避免肌肉和/或神经刺激。

在电外科手术期间，由电外科发生器产生的交流电流通过置于有源电极和返回电极之间的组织传导。组织的阻抗将与交流电流相关的电能量(也被称作电外科能量)转换为热量，其导致组织温度上升。电外科发生器通过控制提供给组织的电功率(即，每时刻的电能量)来控制组织的发热。虽然很多其它变量影响组织的总体发热，但是增加的电流密度通常导致增加的发热。电外科能量典型地用于切割、解剖、切除、凝结和/或闭合组织。

使用的两种基本类型的电外科设备是单极和双极电外科设备。这两种电外科设备都使用有源电极和返回电极。在双极电外科设备中，外科设备包括位于同一设备上或彼此非常接近的有源电极和返回电极，通常使得电流流过少量组织。在单极电外科设备中，返回电极被设置在病人身体的其它地方，并且典型地非电外科设备自身的一部分。在单极电外科设备中，返回电极通常是被称作返回垫的设备的一部分。

电外科发生器包括控制在一段时间内施加到负载，即组织，的功率的控制器。基于在电外科发生器的输出端处确定的功率和由使用者设定的功率水平或为达到期望的组织效果所需要的功率水平来控制施加到负载的功率。电外科发生器输出端处的功率通过测量电外科发生器输出端处的电压和电流以及基于测量的电压和电流计算平均功率来确定。

然而，由于在电压和电流测量中的误差，在电外科发生器的输出端处由传感器测得的电压和电流可能与施加到负载，即组织，的实际电压和电流不相等。这些测量误差可能由将电外科发生器连接到电外科设备的线缆中的寄生效应、模拟处理电路中的寄生效应、和/或模拟至数字转换过程的延迟导致。结果，功率计算可能不准确并且可能导致施加到组织的电外科能量的不正确控制。

发明内容

本发明的系统和方法通过在期望频率处或在窄带宽的频率内使用均衡器来校准电外科发生器内的功率测量，来准确确定实际施加到组织的功率。均衡器具有低的计算复杂度并且可使用普遍可用的微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、或数字信号处理器(DSP)来实现。

在一个方面，本发明的特征在于一种电外科发生器系统。这个系统包括电外科发生器和通过电外科线缆耦接至电外科发生器的电外科设备。该电外科设备被配置为施加电外科能量至体组织。电外科发生器包括射频(RF)电能量源、耦接至RF电能量源的电压检测器、耦接至RF电能量源的电流检测器、被配置为均衡由电压检测器检测的电压和由电流检测器检测的电流的均衡器单元、和基于均衡后的电压和电流计算功率的功率计算单元。

在一些实施例中，电外科发生器包括数字信号处理器(DSP)，其包括均衡器单元和功率计算单元。均衡器单元可包括最小均方(LMS)自适应滤波器、增益和分数延迟线、至少一个增益和全通延迟滤波器、或带通参数均衡器。带通参数均衡器可以是倾斜增强滤波器、倾斜截止滤波器、或峰值滤波器。均衡器单元还可以包括多相滤波器和抽取器，被配置为作为组合功能来执行均衡、滤波、和抽取。

在一些实施例中，电外科发生器系统进一步包括电性耦接至电流和电压检测器的模数转换器。功率计算单元计算施加到电外科设备的实际功率。

在另一个方面，本发明的特征在于一种控制电外科发生器系统的方法。该方法包括产生RF电能量，感测该RF电能量的电压和电流，均衡该RF电能量的电压和电流，基于均衡后的电压和电流计算功率，并基于计算的功率来修正RF电能量的功率以得到期望的组织效果。