CN107661142B - 人工智能型高频电外科设备 - Google Patents

Abstract

人工智能型高频电外科设备，包括人机界面、附件插座和操作控制系统；所述附件插座用于接入附件；所述人机界面通过人机交互对操作控制系统进行监控，所述操作控制系统包括：双CPU处理模块和与双CPU处理模块连接的耐压隔离模块和智能插座模块；根据不同临床精细手术的需求，通过人机界面选择不同手术的科室分组和手术模式，通过双CPU处理模块中的功率自动调整算法，智能设定整个设备的手术参数，同时自动提示客户需要连接相应的附件，大幅提高设备的操作便捷性；同时，设备将有指示灯提示医护人员正确接插附件的接口，接插错误后也会有相应的警告，耐压隔离模块控制该接口上不会有任何能量输出，保证了设备的可靠性及手术的安全性。

Description

人工智能型高频电外科设备

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种高频电外科设备领域。

背景技术

高频电外科设备是临床外科中应用十分普遍的一款设备，它通过有效电极尖端产生的高频高压电流与肌体接触时对组织进行加热，可实现对生物组织进行切割和凝血的目的。

目前高频电外科设备主要有两类：一类是传统型的高频电刀，这类设备界面简单，但是参数设置困难，操作人员需要掌握设备的专业知识以及相关手术的参数设置，因此容易导致因为参数设置的失误而发生安全隐患；另一类设备是智能型的高频电刀，这类设备功能齐全，硬件安全性高，但操作界面复杂，设置困难，因此容易因为操作失误而导致一些安全隐患。

如公开号为CN202376222U的申请文献“触摸屏高频电刀”，公开了一种通过LED触摸屏对氩气的输出量进行控制，使高频氩气电刀能达到精细手术要求；但是该文献中的方案就如上述背景技术所说，面对不同的手术科目，操作人员还是需要通过触摸屏对相对应的手术参数进行大量的设置，才能控制氩气的输出量；这对于操作人员来说是具有一定的难度，不利于操作人员快速和精确的控制电刀设备。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种人工智能型高频电外科设备，能根据不同临床精细手术的需求，智能设定整个设备的全部参数，同时自动提示客户附件连接的位置，大幅度提高设备的安全性以及操作便捷性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

人工智能型高频电外科设备，包括人机界面、附件插座、智能插座和操作控制系统；所述附件插座用于接入附件；所述人机界面通过人机交互对操作控制系统进行监控，所述操作控制系统包括：

双CPU处理模块，包括第一中央处理单元和第二中央处理单元，第一中央处理单元与第二中央处理单元信号相互通讯、双向调节；第一中央处理单元根据第二中央处理单元所调取的相应的临床手术参数对相应的附件插座或智能插座的能量输出进行调试与控制；第二中央处理单元与人机界面相连接，第二中央处理单元适于通过人机界面进行人机交互，通过人机界面选择相应的手术模式，并根据所选的手术模式自动调取数据库中与所选的手术模式相匹配的临床手术参数；

耐压隔离模块，在能量输出与附件之间形成隔离，根据所选择的手术模式控制附件插座和智能插座的开关状态，控制待能量输出的附件插座或待能量输出的智能插座处于接通状态，并控制报警单元提示在相应的附件插座中插入相应附件，同时控制闲置的附件插座或闲置的智能插座处于关闭状态；

插座检测模块，采用安装在附件插座处的红外光电传感器检测附件是否已经外接附件，并将检测信号传送到双CPU处理模块中进行实时监控；

智能插座模块，适于对插入智能附件内的寄存器进行自动读取智能附件信息，并将寄存器内记录的相关智能附件信息传送到双CPU处理模块中，根据智能附件中的相关智能附件信息自动调取数据库中智能附件所需的临床手术参数和自动配置智能插座的能量输出。

进一步地，所述操作控制系统还包括动态检测传感器模块，所述动态检测传感器模块检测人体的组织状况并连续动态调整电凝电切功率，以保证附件进行凝切过程中电切及电凝的深度始终保持一致。

进一步地，所述智能附件内寄存器内的智能附件信息包括附件类型和附件使用次数，根据附件类型判断智能附件用于何种手术及该手术所需的临床手术参数，并根据附件类型自动调取数据库中与该手术类型相关的临床手术参数，控制该智能插座的能量输出；所述附件使用次数包括已使用次数和限制使用次数，根据读取智能附件内的已使用次数，判断智能附件的已使用次数是否已达到限制使用次数，从而控制智能附件能否正常使用。

进一步地，所述人机界面采用的是图形化操作界面的触摸屏，触摸屏与第二中央处理单元通过串口连接，通过触摸屏选择相应的手术模式。

进一步地，所述手术模式包括通用模式、AI模式和用户模式，所述通用模式下还包括功能模块的选择和该模式下默认参数的重新手动设置；所述功能模块包括但不限于电切、电凝一、电凝二和双极电凝；所述AI模式下包括科室分组的选择和对应手术类型的选择，所述科室分组包括但不限于耳鼻喉科、妇产科、骨科、肝胆外科、泌尿外科、皮肤科、神经外科、眼科、心脏科和整形外科；根据所选科室种类和手术类型自动调取所选手术类型所设定的自动配置参数；所述用户模式下包括以往用户记录的选择，与用户模式相匹配的临床手术参数是根据设备以往所设置的自定义参数或以往的使用记录来配置的。

进一步地，所述数据库用于存储每个通用模式下每个功能模式的默认参数、每个AI模式下每个科室和每种手术类型的自动配置参数和每个用户模式下以往所设置的自定义参数和以往的使用记录。

进一步地，所述报警单元包括分别安装在每个附件插座上方的提示灯，当提示灯亮起闪烁的绿灯时，代表提示该提示灯下方的附件插座需接上相应的附件，当提示灯长亮着绿灯则代表该提示灯下方的附件插座接入的附件种类正确且没有异常，当提示灯亮起红灯时代表该提示灯下方的附件插座接入的附件种类错误或出现异常的情况。

进一步地，所述功率自动调整算法采用建立闭环反馈自适应治疗数学模型，实现对输出功率和能量的控制；所述闭环反馈自适应治疗数学模型的变量包括但不限于人体组织的治疗程度、能量、高频脉冲时序的闭环反馈参数。

进一步地，所述附件包括但不限于电刀笔、电极、负极板和脚踏开关，所述附件的插口类型与附件插座的插口类型一一对应。

本发明的有益效果在于：

根据不同临床精细手术的需求，智能设定整个设备的手术参数，同时自动提示客户需要连接相应的附件，大幅提高设备的操作便捷性；同时，设备将有指示灯提示医护人员正确接插附件的接口，接插错误后也会有相应的警告，并在该接口上不会有任何能量输出；同时智能插座模块对接入的智能附件的寄存器进行检测，根据检测到的智能附件信息自动配置相对应的临床手术参数来控制智能附件插座的能量输出，同时还对智能附件的使用次数进行检测，避免有次数限定的智能附件超次使用，提高了手术的安全性。

附图说明

图1为本发明操作控制系统的信号图；

图2为本发明人机界面的手术模式图；

图3为本发明人机界面的科室分组图；

图4为本发明的工作原理图。

附图标记：1、附件插座；2、双CPU处理模块；3、耐压隔离模块；4、插座检测模块；5、智能插座模块；6、人机界面；7、报警单元；8、数据库。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

人工智能型高频电外科设备，包括人机界面6、附件插座1和操作控制系统；所述附件插座1用于接入附件；所述附件包括但不限于电刀笔、电极、负极板和脚踏开关，所述附件的插口类型与附件插座1的插口类型一一对应；所述人机界面6通过人机交互对操作控制系统进行监控，根据不同临床精细手术的需求，通过人机界面6的设置，智能设定整个设备的全部参数，同时自动提示客户在相应的位置需要连接相应的附件，大大提高设备的安全性以及操作便捷性。所述人机界面6采用的是图形化操作界面的触摸屏，触摸屏与第二中央处理单元通过串口连接，通过触摸屏选择相应的手术模式，提高操作的便捷性。

如图1所示，其中所述操作控制系统包括：双CPU处理模块2、和与双CPU处理模块2相连接的耐压隔离模块3、插座检测模块4和智能插座模块5；

双CPU处理模块2，包括第一中央处理单元和第二中央处理单元，第一中央处理单元与第二中央处理单元信号相互通讯、双向调节，实时监控设备功率及外界接入附件的状态及工作情况，大幅减少设备使用中的出错率，并大幅提高设备操作的安全性和便捷性。所述第一中央处理单元采用51单片机，第一中央处理单元适于与附件进行通信，第一中央处理单元根据第二中央处理单元所调取的相应的临床手术参数对相应的附件插座1或智能插座的能量输出进行调试与控制。所述第二中央处理单元采用STM32单片机，第二中央处理单元与人机界面6相连接，第二中央处理单元适于通过人机界面进行人机交互，通过人机界面6选择相应的手术模式，并根据所选的手术模式自动调取数据库中与所选的手术模式相匹配的临床手术参数；

其中，所述第一中央处理单元是通过功率自动调整算法来实现对附件插座1或智能插座的输出能量进行调试与控制的，功率自动调整算法采用建立闭环反馈自适应治疗数学模型，实现对输出功率和能量的控制；所述闭环反馈自适应治疗数学模型的变量包括但不限于人体组织的治疗程度、能量、高频脉冲时序的闭环反馈参数。采用多参数闭环反馈自适应治疗数学模型，在不同的治疗模式中，以人体组织的治疗程度，能量，高频脉冲时序等闭环反馈参数为变量，以线性逼近，非线性拟合，自适应跟踪等技术为核心算法，以嵌入式微处理器为中央控制单元，建立起多参数闭环反馈自适应治疗数学模型，实现了按需型的能量的快速精确控制。

如图2所示，所述手术模式包括通用模式、AI模式和用户模式，所述通用模式下还包括功能模块的选择和该模式下默认参数的重新手动设置；所述功能模块包括但不限于电切、电凝一、电凝二和双极电凝；选择的功能模块不同，相对应的临床手术参数也不同，且附件插座1的使用情况也不同；其中四个功能模块所对应的临床手术参数均是数据库8中该功能模块下的默认参数；选择相应的功能模块时即可调取出数据库8中该功能模块的默认参数，操作人员也可对默认参数进行重新手动设置和保存。所述AI模式下包括科室分组的选择和对应手术类型的选择，如图3所示，所述科室分组包括但不限于耳鼻喉科、妇产科、骨科、肝胆外科、泌尿外科、皮肤科、神经外科、眼科、心脏科和整形外科；在相应的科室分组下也会对应有相应的手术类型可供选择，根据所选科室种类和手术类型自动调取所选手术类型所设定的自动配置参数；在选择AI模式时，操作人员只需对科室种类和手术类型进行选择，系统则会自动调取数据库8中所选手术类型相匹配的自动配置参数，提高了设备的便捷程度，减少了重新设置参数所带来的耗时问题和出错率高等问题；所述用户模式下包括以往用户记录的选择，与用户模式相匹配的临床手术参数是根据设备以往所设置的自定义参数或以往的使用记录来配置的。通过人机界面6对手术模式的选择，能根据不同临床精细手术的实际需求，智能设定相对应的参数，大大提高了设备的通用性，提高操作的便捷程度，同时也解决设备操作复杂设置困难的问题。

其中每个通用模式下每个功能模式的默认参数、每个AI模式下每个科室和每种手术类型的自动配置参数和每个用户模式下以往所设置的自定义参数和以往的使用记录均存储在数据库8中，所述数据库8与双CPU处理模块2通过串口连接。

耐压隔离模块3，在能量输出与附件之间形成隔离；由于不同的手术模式所需的附件类型不同，因此耐压隔离模块3根据所选择的手术模式控制每个附件插座1和智能插座的开关状态，让待能量输出的附件插座1或待能量输出的智能插座处于接通状态，并控制报警单元7提示在相应的附件插座1中插入相应附件，同时控制闲置的附件插座1或闲置的智能插座处于关闭状态，保证了附件在不使用的情况下完全与设备隔离，减少使用期间的错误率。

所述报警单元7包括分别安装在每个附件插座1上方的提示灯，当附件插座1处于接通状态时，该附件插座1上方的提示灯则会亮起闪烁的绿灯，代表提示该提示灯下方的附件插座1需接上相应的附件；当接上相应的附件后，若提示灯长亮着绿灯则代表该提示灯下方的附件插座1接入的附件种类正确且没有异常，当提示灯亮起红灯时代表该提示灯下方的附件插座1接入的附件种类错误或出现异常的情况，时刻提醒操作人员附件接入情况，提高附件插入的准确性，减少附件接入错误的几率。

插座检测模块4，采用安装在附件插座1处的红外光电传感器检测附件是否已经外接附件，并将检测信号传送到双CPU处理模块2中进行实时监控；插座检测模块4用于检测附件插座1是否已按输出模块信号接入相应的附件，并在检测到每个需接入附件的附件插座1正确接入附件后，才控制该附件插座1处于接通状态，与耐压隔离模块3相配合，提高附件插座1的安全性。

智能插座模块5，适于对插入智能附件内的寄存器进行自动读取智能附件信息，并将寄存器内记录的相关智能附件信息传送到双CPU处理模块2中，根据智能附件中的相关智能附件信息自动调取数据库8中智能附件所需的临床手术参数和自动配置智能插座的能量输出。所述附件寄存器内的智能附件信息包括附件类型和附件使用次数，根据附件类型判断附件用于何种手术，并根据手术类型自动调取数据库8中与该手术类型相关的手术参数，控制该智能插座的输出状态，提高设备的操作便捷性；所述附件使用次数包括已使用次数和限制使用次数，根据读取智能附件内的已使用次数，判断智能附件的已使用次数是否已达到限制使用次数，从而控制智能附件能否正常使用；若智能附件的已使用次数大于限制使用次数，该智能附件则不能再使用，防止医院对智能附件有反复使用的现象发生，保证患者所使用的智能附件都是在安全范围内的。

所述操作控制系统还包括动态检测传感器模块，动态检测传感器模块以高频电压，高频相位角的在线反馈参数为基础，以非线性数学模型为识别核心，可以识别人体组织的治疗程度，从而为自动调整并精细控制能量输出提供参考依据。高速动态检测传感器可以快速检测组织状况并连续动态调整电凝电切功率，以保证凝切过程中电切及电凝的深度始终保持一致。

如图4所示，工作原理如下：操作员在手术前，根据手术的实际情况，选择不同的手术模式，若选择通用模式，对附件发出的高频电流或其他参数进行手动控制，让附件在手术过程中更加符合个人情况；通用模式即像普遍的高频电刀设备一样对各种默认的临床手术参数进行重新手动设置，在手动设置后相应的附件插座1上的提示灯会亮起，提示在该附件插座1上插上相应的附件进行手术操作。若操作员选择AI模块，对不同的科室和不同的手术类型进行选择，在选择相应的手术类型后，系统自动调取数据库8中相对应的自动配置参数，并在相应的附件插座1上输出对应的功率能量，并亮起相应的提示灯，提示该提示灯下的附件插座1需接入附件进行下一步的手术操作。若操作员选择用户模式，系统自动调取以往的用户记录，自动根据以往的用户记录控制附件插座1的使用情况，减少了下次手术再重新设置参数所带来的麻烦，同时也提供了操作的便捷程度。若操作员在智能插座上接入智能附件时，智能插座模块5会自动读取智能附件的附件信息，根据附件信息中的手术类型自动调取数据库8中与该手术类型相关的临床手术参数，控制该智能插座的能量输出，同时根据附件信息中的附件使用次数来判断智能附件的安全性，提高智能程度。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.人工智能型高频电外科设备，其特征在于，包括人机界面、附件插座、智能插座和操作控制系统；所述附件插座用于接入附件；所述人机界面通过人机交互对操作控制系统进行监控，所述操作控制系统包括：

双CPU处理模块，包括第一中央处理单元和第二中央处理单元，第一中央处理单元与第二中央处理单元信号相互通讯、双向调节；第一中央处理单元根据第二中央处理单元所调取的相应的临床手术参数对相应的附件插座或智能插座的能量输出进行调试与控制；第二中央处理单元与人机界面相连接，第二中央处理单元适于通过人机界面进行人机交互，通过人机界面选择相应的手术模式，并根据所选的手术模式自动调取数据库中与所选的手术模式相匹配的临床手术参数；

耐压隔离模块，在能量输出与附件之间形成隔离，根据所选择的手术模式控制附件插座和智能插座的开关状态，控制待能量输出的附件插座或待能量输出的智能插座处于接通状态，并控制报警单元提示在相应的附件插座中插入相应附件，同时控制闲置的附件插座或闲置的智能插座处于关闭状态；

所述手术模式包括通用模式、AI模式和用户模式，所述通用模式下还包括功能模块的选择和该模式下默认参数的重新手动设置；所述功能模块包括但不限于电切、电凝一、电凝二和双极电凝；所述AI模式下包括科室分组的选择和对应手术类型的选择，所述科室分组包括但不限于耳鼻喉科、妇产科、骨科、肝胆外科、泌尿外科、皮肤科、神经外科、眼科、心脏科和整形外科；根据所选科室种类和手术类型自动调取所选手术类型所设定的自动配置参数；所述用户模式下包括以往用户记录的选择，与用户模式相匹配的临床手术参数是根据设备以往所设置的自定义参数或以往的使用记录来配置的；

插座检测模块，采用安装在附件插座处的红外光电传感器检测附件是否已经外接附件，并将检测信号传送到双CPU处理模块中进行实时监控；

智能插座模块，适于对插入智能附件内的寄存器进行自动读取智能附件信息，并将寄存器内记录的相关智能附件信息传送到双CPU处理模块中，根据智能附件中的相关智能附件信息自动调取数据库中智能附件所需的临床手术参数和自动配置智能插座的能量输出；

所述智能附件内寄存器内的智能附件信息包括附件类型和附件使用次数，根据附件类型判断智能附件用于何种手术及该手术所需的临床手术参数，并根据附件类型自动调取数据库中与该手术类型相关的临床手术参数，控制该智能插座的能量输出；所述附件使用次数包括已使用次数和限制使用次数，根据读取智能附件内的已使用次数，判断智能附件的已使用次数是否已达到限制使用次数，从而控制智能附件能否正常使用。

2.根据权利要求1所述的人工智能型高频电外科设备，其特征在于，所述操作控制系统还包括动态检测传感器模块，所述动态检测传感器模块检测人体的组织状况并连续动态调整电凝电切功率，以保证附件进行凝切过程中的电切及电凝的深度始终保持一致。

3.根据权利要求1所述的人工智能型高频电外科设备，其特征在于，所述人机界面采用的是图形化操作界面的触摸屏，触摸屏与第二中央处理单元通过串口连接，通过触摸屏选择相应的手术模式。

4.根据权利要求1所述的人工智能型高频电外科设备，其特征在于，所述数据库用于存储每个通用模式下每个功能模式的默认参数、每个AI模式下每个科室和每种手术类型的自动配置参数和每个用户模式下以往所设置的自定义参数和以往的使用记录。

5.根据权利要求1所述的人工智能型高频电外科设备，其特征在于，所述报警单元包括分别安装在每个附件插座上方的提示灯，当提示灯亮起闪烁的绿灯时，代表提示该提示灯下方的附件插座需接上相应的附件，当提示灯长亮着绿灯则代表该提示灯下方的附件插座接入的附件种类正确且没有异常，当提示灯亮起红灯时代表该提示灯下方的附件插座接入的附件种类错误或出现异常的情况。

6.根据权利要求1所述的人工智能型高频电外科设备，其特征在于，所述第一中央处理单元通过功率自动调整算法实现对附件插座或智能插座的输出能量的控制，所述功率自动调整算法采用建立闭环反馈自适应治疗数学模型，实现对输出功率和能量的控制；所述闭环反馈自适应治疗数学模型的变量包括但不限于人体组织的治疗程度、能量、高频脉冲时序的闭环反馈参数。

7.根据权利要求1或5所述的人工智能型高频电外科设备，其特征在于，所述附件包括但不限于电刀笔、电极、负极板和脚踏开关，所述附件的插口类型与附件插座的插口类型一一对应。