CN111565657A - 关节镜装置和方法 - Google Patents

Abstract

流体管理系统包括可连接到流体源的泵。流入管线可移除地连接到套管，用于将流体流从所述泵递送到诸如关节腔等手术部位中。将流体压力传感器耦合成测量所述流入管线中的流体压力并产生测量压力值。将控制器连接到所述泵和所述流体压力传感器，并且所述控制器通过基于背压调节压力值控制泵速来维持压力设定点，所述背压调节压力值是通过从所述测量压力值减去从背压表选择的背压值来计算的。监测所述BAPV以确定所述BAPV是否偏离到初始BAPV范围之外，并在出现这样的偏离时采取纠正措施。

Description

关节镜装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年8月21日提交的临时申请62/548,297(代理人案号41879-735.101)的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。

发明背景

1.发明领域。本发明一般涉及医疗装置和方法。更具体地，本发明涉及医疗系统，该医疗系统集成了流体管理系统和控制器，该流体管理系统具有可控泵，该控制器控制该泵以在手术部位维持压力设定点。

在包括肩峰下减压术、涉及切迹成形术(notchplasty)的前交叉韧带重建术和肩锁关节的关节镜切除术在内的内窥镜和其他手术程序中，需要对骨和软组织进行切割和去除。目前，在此类手术中，外科医生使用具有旋转切割表面的关节镜刨削器(arthroscopicshaver)和钻(burr)来去除硬组织。

为了从手术部位去除组织屑片和碎片，许多关节镜系统使用流体管理系统(FMS)，该流体管理系统通过用于将关节镜装置定位在关节或其他体腔中的套管泵送流体。FMS通常也施加吸力以通过关节镜装置中的通道抽吸手术部位。在典型的系统中，FMS提供对正在引入体腔和从体腔抽吸的流体的压力监测和控制。例如，在共同拥有的美国专利公开号2017/0252099中示出了这样的流体管理系统，前述专利的全部公开内容通过引用并入本文。

与本发明特别相关的是，这样的FMS在精确测量关节或其他体腔中的压力时操作最佳。然而，通常将压力传感器并入到入口管线，该入口管线将盐水或其他流体递送到关节腔。这样，远程压力传感器测量与实际腔压力相差基于流体流速而波动的“背压”(backpressure)值的压力。具体地，由于通过套管和传感器与体腔之间的连接管的压降，测量值将高于实际腔压力。通过套管的压降将由于在递送流体的套管腔中存在关节镜或其他内窥镜而加剧。

为了解决该问题，一些FMS利用“背压表”，该背压表是通过运行泵递送流体通过套管到自由空间中来将压力传感器与套管的出口端之间的背压确定为流速的函数而在每个手术之前产生。更具体地，使用放置在套管腔内的关节镜或其他内窥镜测量背压值，使得流体路径复制FMS在手术期间将看到的那个。可以基于流速从背压表中确定背压值，并且可以从远程压力传感器测量的值中减去这些背压值，以提供更准确的压力读数。

只要通过套管和连接管的流体路径保持其在初始生成背压表期间的状态，这种方法就有效。然而，通常该路径将发生实质性变化。例如，在手术期间的不同点处，套管可能被更换，并且该变化将显著影响背压。这样的变化可能是有问题的，特别是如果实际背压低于背压表中的背压，即表背压高于实际背压，并且“调节的”腔压力低于实际腔压力。调节的体腔压力过低将导致FMS增加泵速，以将腔压力升高到标称设定点之上，这可能对患者是危险的。

因此，本发明的目标是提供用于执行关节镜和其他内窥镜手术的改进的流体管理系统。具体地，期望提供一种FMS，该FMS可以通过从压力传感器读数中减去背压来校正腔压力测量值，在手术期间实际背压发生变化的情况下具有降低的不准确风险。本发明的具体目标是提供一种FMS，该FMS可以确定假定背压何时落在预期范围之外，并且当出现这样的偏差时进一步提供备选的压力校正方案。这些目标中的至少一些将会通过本文描述的发明来实现。

背景技术描述。上文已经描述了美国专利公开号2017/0252099。

发明内容

本发明提供了一种改进的流体管理系统(FMS)，该流体管理系统可以与关节镜、腹腔镜和其他内窥镜外科工具和设备一起使用，用于执行微创外科手术，特别是在诸如膝、肩、臀或其他关节等关节上的关节镜手术。根据本发明的这样的FMS被配置成通过作为FMS一部分的可控泵来控制正泵送到关节或其他手术工作部位中的流体的压力。通过在可控泵与工作部位之间的流体管线中的压力传感器测量实时压力，该压力传感器通常位于流体入口管线中，该流体入口管线可移除地连接到用于进入工作部位的套管或护套。在一些情况下，压力传感器可以在管中，该管是用于蠕动泵的匣盒的一部分，如本文其他地方所述。由压力传感器测量的压力由FMS调节，以考虑存在于流体入口管线中以及泵与工作部位之间的流动路径中的所有其他组件中的背压，该所有其他组件通常至少包括流体通过其递送的套管中的腔。例如，可以使用背压表来实现这样的调节，该背压表可以通过测量由压力传感器在泵递送的不同流体流速下感测到的背压通常在已经组装套管和内窥镜之后、手术之前立即针对每个手术生成。具体地，控制泵以递送流体通过入口管线、套管和流体递送路径中的任何其他管或组件，并且将流体递送到自由空间中，例如开放容器或其他接收器。因此，测量的压力代表在每个流速下流体递送路径中的背压，使得可以生成表用于随后在FMS的使用期间进行查找，以控制泵并维持目标压力。在每个方案开始时生成的背压表称为“初始”背压表，并且用于通过从压力传感器在任何给定流速下测量的值中减去该流速的背压值来计算背压调节压力值(backpressure-adjusted pressure value，BAPV)。只要泵与将流体递送到体腔的套管的出口端之间的流动路径没有显著变化，就可以使用初始背压表。如果出现任何显著的变化，例如改变套管，则初始背压表很可能不能提供精确的压力调节。

背压调节表的这种使用是已知的，并且本发明还提供了不可再依赖初始背压表时的补救步骤，通常是由于入口管线、套管、内窥镜或流体递送流动路径的其他组件的配置已经改变。具体地，本发明可以提供“备选”背压表，如果初始背压表变得不可靠，则可以依赖该“备选”背压表。在具体的实施方式中，备选背压表将包括背压值，该背压值仅代表FMS的流体入口管线提供的背压。由于在FMS正常使用期间流体入口管线将不会显着改变配置，因此连接到套管的FMS中的实际背压将永远不会小于仅流体入口管线的实际背压。因此，通过使用备选背压表，针对腔压力确定的压力值将永远不会小于实际压力，使得FMS将不太可能递送过量流体并基于低于实际腔体压力的表观腔体压力来过度加压腔体。

在第一方面，本发明提供了一种用于处理组织的系统。流体管理系统包括可以连接到诸如盐水等流体源的泵。流入管线被配置成可移除地连接到套管，用于将流体流从设施泵递送到工作空间，诸如关节腔等。流动压力传感器被定位以测量流入管线中的流动压力，从而生成测量压力信号或值。在具体的示例中，如以下各种实施方式所述，流动压力传感器可以位于泵盒中或附近。FMS进一步包括连接到泵和流动压力传感器的控制器。控制器被配置成通过基于初始背压调节压力值(BAPV)控制泵速来维持压力设定点，该初始背压调节压力值是通过从测量的压力值减去从初始背压表选择的背压值以产生调节的压力值来计算的。控制器进一步监测初始BAPV以确定初始BAPV是否保持在预期初始BAPV范围内。

初始BAPV范围将取决于泵速和/或流体流速而变化。也就是说，对于任何给定流速和/或泵速计算的任何初始BAPV，值从不应低于0。例如，如果用另一种具有低得多的流阻的套管来代替套管，例如更宽松地装配在特定关节镜之上的套管或护套，则该值将落在0以下。在任何给定流速下，实际背压将远低于来源于初始背压表的初始背压。因此，当通过FMS计算BAPV时，来自表的背压将高于实际背压，并且从测量的压力和腔体中减去的值通常将降到0以下。这将导致所需的入口流量更高，并使腔体内的压力升高到潜在的有害水平。

在本发明的方法的具体实施方式中，在套管的远端处于自由空间中时，当泵连接到流入管线、套管和流入系统的任何其他组件时而以不同的泵速操作FMS的同时将用测量的背压值填充初始背压表。通常，在每个手术开始时将产生初始背压表，其中关节镜或内窥镜插入套管腔内，使得背压表最精确地代表在手术期间将遇到的实际背压。在产生初始背压表之后，继而可以将套管和关节镜的组装件引入关节腔或其他手术部位，并开始手术。

在本文方法的更具体的实施方式中，控制器还被配置成只要初始BAPV保持在预期初始BAPV范围内，就通过基于初始BAPV控制泵速来继续维持压力设定点。然而，如果初始BAPV落在预期初始BAPV范围之外，则控制器还被配置成访问备选背压表，该备选背压表表示在泵产生的不同流量下流体压力传感器与自由空间中的FMS的流入管线的末端之间的背压值。通常，可以为FMS生成供多个手术使用的备选背压表，并且不需要在开始之前为每个手术或方案生成。由于利用FMS执行连续手术，泵、流体压力传感器、入口流管线、端管线的布置通常保持不变，因此可以为FMS生成系统特定的备选背压表并将其存储在控制器中供将来使用。这与套管、关节镜和/或附接到流入管线的其他组件的组装件形成对比，该组装件通常对于每个方案都会变化并且在方案期间经常进一步变化。

在本文方法的更具体的实施方式中，FMS的控制器可以被配置成如果并且当初始BAPV返回到初始BAPV范围内的值时，重新访问初始背压表。将理解，优选使用初始背压表进行操作，因为关节腔或其他手术工作部位内的压力维持在更接近期望压力设定点的值。因此，当系统识别初始BAPV已经返回到初始BAPV范围内的值，并因此再次可靠；FMS可以基于初始BAPV表恢复控制。

在本文方法的又一具体的实施方式中，控制器还可以被配置成访问“替换”背压表，该“替换”背压表通常在初始BAPV已经落在BAPV范围之外之后的手术期间生成。与使用通常存储在控制器内的备选背压表相比，将在手术期间通过测量当连接到流入管线和替换套管和/或其他重新配置的流递送组件时由泵产生的多个流速下的背压来生成替换背压表，以继而产生在手术期间当时配置的系统的精确背压表。因此，替换背压表表示在流入阻力已经变化之后FMS的“重新启动”，例如通过更换正在使用的套管。

系统的其他方面是本文所述类型的典型流体管理系统和本文共有的其他相关专利和申请。例如，泵可以包括连接到流入管线的流入单元和连接到流出管线的流出单元。内窥镜可以被配置用于微创插入到工作空间中，并且还被配置用于可移除地附接至流入管线并具有用于从流体源递送流体的腔。系统还可以包括被配置用于通过内窥镜的腔插入的介入工具，并且还可以具有用于连接到流出管线的抽取通道。

在第二方面，本发明提供了用于处理组织的方法。方法包括使用泵通过连接到套管的入口管线泵送流体，套管在手术部位中具有远端或流出端。使用入口管线中的压力传感器测量压力值，并且通过从测量值减去从初始背压表选择的背压值计算初始背压调节压力值(BAPV)。控制泵的泵速以将初始BAPV维持在压力设定点，并监测初始BAPV以确定初始BAPV是否保持在预期初始BAPV范围内。只要初始BAPV保持在预期初始BAPV范围内，就将控制泵速以将初始BAPV维持在压力设定点。

在本发明方法的具体实施方式中，当初始BAPV落在预期初始BAPV范围之外时，访问备选背压表。备选背压表包括在泵产生的不同流量下，流体压力传感器与自由空间中的流入管线的末端之间测量的背压值。因此，备选背压表不同于初始背压表，背压值将较低，因为它们仅基于流入管线的存在情况确定，并且移除了套管、内窥镜和插管腔或其他下游组件对背压的任何贡献。在该方法中，备选背压表代表“故障安全”选项，因为背压值较低并且从测量压力值中减去这些值将得到明显更高的压力，这将导致FMS递送较少的流体以满足压力设定点。

在本文方法的另外的具体实施方式中，即使在系统使用备选背压表开始操作之后，FMS将通过继续通过从测量压力值减去初始背压值计算初始BAPV值来继续监测初始BAPV，以确定初始BAPV是否已经返回到预期初始背压范围内的值。

在本文方法的另外的具体实施方式中，在初始BAPV已经落在初始BAPV范围之外之后，可以通过使用替换套管在多个流速下测量背压值来产生替换背压表。在这样的情况下，可以通过将从背压表选择的背压值加到测量压力值来计算替换BAPV。继而可以基于替换BAPV和压力设定点控制泵速。将理解，生成的背压表代表系统的“重新启动”，并且通常将在套管和/或来自流入管线的流体下游的其他组件显著重新配置之后，在手术期间由操作团队执行。

附图说明

现将参考附图对本发明的各个实施方式进行讨论。应当理解，附图仅描绘了本发明的典型实施方式，因此不应视为限制本发明的范围。

图1是关节镜切割系统的透视图，其包括具有马达驱动器的可重复使用的手持件和可拆卸的一次性切割探头，其中切割探头以两个取向示出，因为其可以在探头和工作端相对于手持件呈向上取向或向下取向的情况下耦合至手持件，并且其中手持件包括用于在使用期间显示系统的操作参数的LCD屏幕，以及在手持件上的控制致动器。

图2A是沿图1的线2A-2A截取的图1的探头的轮毂的放大纵向剖视图，其中轮毂和探头相对于手持件向上取向，还示出了由手持件携带的霍尔效应传感器和由探头轮毂携带的多个磁体，用于装置识别、用于探头取向以及确定探头的马达驱动组件相对于手持件的位置。

图2B是沿图1的线2B-2B截取的图1的轮毂的剖视图，其中轮毂和探头相对于手持件向下取向，示出了与图2A相比具有不同取向的霍尔效应传感器和磁体。

图3A是向上取向的图1的探头的工作端的放大透视图，其中可旋转切割构件相对于外套筒处于第一位置，其中切割构件中的窗口与外套筒的窗口对齐。

图3B是向上取向的图1的工作端的透视图，其中可旋转切割构件相对于外套筒处于第二位置，其中由切割构件携带的电极与外套筒的窗口的中心线对齐。

图4是可以可拆卸地耦合至图1的手持件的探头的变型的工作端的透视图，其中工作端包括从外套筒向远侧延伸的骨钻。

图5是可以可拆卸地耦合至图1的手持件的探头的变型的工作端的透视图，其中工作端具有往复电极。

图6是可以可拆卸地耦合至图1的手持件的探头的另一变型的工作端的透视图，其中工作端具有钩形电极，该钩形电极具有延伸和非延伸的位置。

图7是可以可拆卸地耦合至图1的手持件的探头的又一变型的工作端的透视图，其中工作端具有可打开-可闭合的颚式结构，用以切割组织。

图8是涉及具有如图1和图3A中的旋转切割构件的探头的设定速度的图表，其示意性地示出了控制器算法用于在选定的默认位置处停止切割构件的旋转的方法。

图9A是探头轮毂的纵向剖视图，其类似于图2的探头轮毂，但图9A的轮毂具有内部凸轮机构，用于将旋转运动转换成线性运动，以使如在图5的工作端中的电极轴向往复运动，其中图9A图示了轮毂中的磁体，并且驱动联轴器与图2A中相同，并且轮毂相对于手持件处于面向上的位置。

图9B是图9A的轮毂旋转180°后的剖视图，其相对于手持件处于面向下的位置。

图10是图示了用于控制器中的压力控制反馈回路的子系统以及当检测到背压的显著变化时用于进入和退出安全状态下的操作模式的背压条件的图解。

图11是图示了用于进入和退出图10中所指的安全状态的软件算法的图解。

图12图示了集成的视频内窥镜系统，其包括容纳双泵流体管理系统的基座单元、用于控制流体管理系统的控制器和用于向关节镜或类似切割装置供电的电源、用于通电的RF源和切割装置中的电极布置、用于显示由内窥镜提供的图像的视频监视器，以及用于处理来自由内窥镜携带的成像传感器的图像信号的图像处理系统。

图13是图示了根据本发明原理的备选压力调节方案的逻辑图。

具体实施方式

本发明涉及骨切割和组织去除装置以及相关的使用方法。现将描述本发明的若干种变型以提供对本文公开的装置的形式、功能和使用方法的原理的总体理解。大体上，本公开内容提供了适于切割骨、软组织、半月板组织以及RF消融和凝固的关节镜工具的变型。该关节镜工具通常是一次性的并且被配置成可拆卸地耦合至携带马达驱动组件的非一次性手持件。这种对本发明的一般原理的描述并不意味着限制随附权利要求中的发明构思。

在图1中所示的一种变型中，本发明的关节镜系统100提供具有马达驱动器105的手持件104和具有近侧轮毂120的一次性刨削器组装件或探头110，一次性刨削器组装件或探头110可被手持件104中的接收器或孔腔122接收。在一方面，探头110具有工作端112，工作端112携带高速旋转切割器，该切割器被配置用于许多关节镜外科应用，包括但不限于处理肩部、膝盖、臀部、腕部、踝部和脊柱中的骨。

在图1、图2A和图3A中，可以看出探头100具有沿纵轴128延伸的轴杆125，轴杆125包括外套筒140和可旋转地安设在其中的内套筒142，内套筒142携带远侧的陶瓷切割构件145(图3A)。轴杆125从近侧轮毂120延伸，其中外套筒140以固定的方式耦合至轮毂120，轮毂120可以是注塑塑料，例如，外套筒140插入物在该注塑塑料中模塑。内套筒142耦合至驱动联轴器150，驱动联轴器150被配置用于耦合至马达驱动单元105的旋转马达轴杆151。更具体地，可旋转切割构件145由陶瓷材料制成，在其中的窗口154的相对侧152a和152b上具有锋利的切削刃，用于切割软组织。马达驱动器105可操作地耦合至陶瓷切割器，从而使切割构件以1,000rpm至20,000rpm的速度旋转。在图3B中，可以看出切割构件145还在与窗口154相对的表面中携带RF电极155。切割构件145旋转并剪切外套筒140中的带齿开口或窗口158中的组织(图3A)。图1中所示类型的探头更详细地描述于在2017年1月31日提交的题为ARTHROSCOPIC DEVICES AND METHODS的共同未决且共同拥有的专利申请15/421,264(代理人案号41879-714.201)中，其通过引用整体并入本文。

如图1中所示，探头110以两个取向示出，用于可拆卸地耦合至手持件104。更具体地，轮毂120可以以指示为“上”的向上取向和指示为“下”的向下取向耦合至手持件104，其中该取向彼此相对呈180°。可以理解，向上和向下取向对于使工作端112相对于手持件104向上或向下取向是必要的，以允许医生将切割构件145与所有方向上的目标组织接口，而不必为了接近组织以360°操纵手持件。

在图1中，可以看出，手柄104通过电缆160可操作地耦合至控制马达驱动单元105的控制器165。手柄104上的致动器按钮166a、166b或166c可以用于选择操作模式，诸如陶瓷切割构件145的不同旋转模式。在一种变型中，操纵杆168可前后移动以调节陶瓷切割构件145的旋转速度。切割器的旋转速度可以是可连续调节的，或可以渐增地调节直到20,000RPM。手持件中提供了LCD屏幕170，用于显示操作参数，诸如切割构件RPM、操作模式等。

从图1可以理解，系统100和手持件104适于与各种一次性探头一起使用，该探头可以被设计用于各种不同的功能和程序。例如，图4图示了探头工作端的不同变型200A，其类似于图3A-图3B的探头110的工作端112，但陶瓷切割构件205从外套筒206向远侧延伸并且切割构件具有用于切割骨的钻边缘208。图4的探头更详细地描述于在2016年9月20日提交的题为ARTHROSCOPIC DEVICES AND METHODS的共同未决且共同拥有的专利申请15/271,184(代理人案号41879-728.201)中。图5图示了一探头类型中具有往复电极210的探头工作端的不同变型200B，该探头类型更详细地描述于在2017年1月19日提交的题为ARTHROSCOPIC DEVICES AND METHODS的共同未决且共同拥有的专利申请15/410,723(代理人案号41879-713.201)中。在另一示例中，图6图示了一探头类型中具有可延伸-可缩回钩形电极212的探头工作端的另一变型200C，该探头类型更详细地描述于在2017年3月9日提交的题为ARTHROSCOPIC DEVICES AND METHODS的共同未决且共同拥有的专利申请15/454,342(代理人案号41879-715.201)中。在又一示例中，图7图示了一探头类型中的工作端的变型200D，其具有通过往复构件218致动的可打开-可闭合的颚式结构215，用于削去半月板组织或其他组织，如在2017年4月10日提交的题为ARTHROSCOPIC DEVICES AND METHODS的共同未决且共同拥有的专利申请15/483,940中(代理人案号41879-721.201)中更详细地描述的。图4-图7的所有探头均可以具有与图1的探头110的轮毂120类似的轮毂，用于耦合至图1的同一手持件104，其中一些探头(参见图5-图7)具有用于将旋转运动转换成线性运动的轮毂机构。本段中刚刚指出的所有专利申请均通过引用并入本文。

图1还示出，系统100还包括耦合至抽吸管222的负压源220，抽吸管222与手持件104中的流动通道224连通并且可以与图1-图3B、图4、图5和图6的探头110、200A、200B或200C中的任一种协作。在图1中还可以看出，系统100包括RF源225，RF源225可以连接到图1-图3B、图4、图5和图6的探头110、200A、200B或200C中的任一种中的电极布置。提供控制器165和其中的微处理器以及控制算法以操作和控制所有功能，该功能包括控制马达驱动器105以移动任何探头工作端110、200A、200B或200C的马达驱动组件，以及控制RF源225和可以将流体和组织碎屑抽吸至收集储器230的负压源220。

从以上对系统100和手持件104的描述可以理解，控制器165和控制器算法需要被配置用于执行和自动操作许多任务以提供系统功能。在第一方面，需要控制器算法进行装置识别，以便当图1和图4-图7的不同探头类型110、200A、200B、200C或200D中的任一种耦合至手持件104时，控制器165将会识别探头类型，然后根据该特定探头的需要选择用于操作马达驱动器105、RF源225和负压源220的算法。在第二方面，控制器配置有识别探头是相对于手持件以向上取向耦合至手持件104还是相对于手持件以向下取向耦合至手持件104的算法，其中每个取向需要操作算法的不同子集。在另一方面，控制器具有针对每种探头类型的单独控制算法，其中一些探头具有可旋转切割器，而其他探头具有往复电极或颚式结构。在另一方面，探头110、200A、200B、200C和200D(图1、图4-图7)中即使不是全部，也有大部分需要默认的“停止”位置，在该位置处马达驱动的组件在工作端内以特定取向停止。例如，具有电极155的可旋转切割器145需要使电极在默认位置处在外套筒窗口158内居中，如图3B所示。这些系统、算法和使用方法中的一些在下文中描述。

参考图1和图2A-图2B，可以看出，手持件104在邻近接收通路122的手持件104的远侧区域中携带第一霍尔效应传感器240，接收通路122接收探头110的轮毂120。图2A对应于处于指示为“上”的向上取向的图1中的探头110和工作端112。图2B对应于处于指示为“下”的向下取向的图1中的探头110和工作端112。手持件104携带邻近探头110的可旋转驱动联轴器150的第二霍尔效应传感器245。探头110携带如下将会描述的多个磁体，其与霍尔效应传感器240、245相互作用以联合控制器算法提供多种控制功能，包括(i)识别耦合至手持件的探头的类型，(ii)探头轮毂120相对于手持件104的向上或向下取向，以及(iii)旋转驱动环150的旋转位置和速度，可以从其确定旋转或往复马达驱动组件的位置。

图2A-图2B的剖视图示出，探头110的轮毂120在其表面部分中携带第一磁体250a和第二磁体250b。当探头轮毂120以向上取向(图1和图2A)或向下取向(图1和图2B)耦合至手持件104时，手持件104中的霍尔传感器240与磁体250a或250b轴向对齐。在如上所述的一个方面，磁体250a和250b与霍尔传感器240的组合可用于识别探头类型。例如，产品集(portfolio)可以具有2至10种或更多种类型的探头，诸如图1和图4-图7中所示，并且每种这样的探头类型可以携带具有特定的不同磁场强度的磁体250a、250b。然后，霍尔传感器240和控制器算法可以适于读取探头中具体磁体的磁场强度，可以将该磁场强度与对应于具体探头类型的场强库进行比较。随后，可以产生霍尔识别信号或以其他方式将霍尔识别信号提供给控制器165，以选择用于操作所识别的探头的控制器算法，该算法可以包括该探头类型可能需要用于操作马达驱动器105、负压源220和/或RF源225的参数。如图1、图2A和图2B所示，探头轮毂120可以以向上和向下取向耦合至手持件104，其中磁体250a、250b的北极(N)和南极(S)相对于探头轴128是反向的。因此，霍尔传感器240和相关算法着眼于磁场强度而不考虑极性来识别探头类型。

现参考图1、图2A-图2B和图3A-图3B，相对于轮毂120的中心纵轴128具有不同的北极(N)和南极(S)取向的第一磁体250a和第二磁体250b也用于识别轮毂120和工作端112的向上取向“上”或向下取向“下”。在使用中，如上所述，医生可以将探头110耦合至手持件接收通路122，基于其偏好和目标组织使工作端112面向上或面向下。可以理解，适于停止切割构件145在工作端112的外套筒104的窗口158中的旋转的控制器算法需要“获悉”工作端是面向上还是面向下，因为旋转切割构件145相对于手持件和霍尔传感器240的取向将会有180°变化。霍尔传感器240与控制器算法一起可以通过感测磁体250a或250b中任一者的北极(N)或南极(S)是否面向上并贴近霍尔传感器240来确定取向“上”或向下取向“下”。

在本发明的另一方面，在探头110(图1)和其他探头中，工作端的马达驱动组件，如图1和图3A-图3B的工作端112的旋转切割器145需要相对于外套筒140中的切口开口或窗口158停止在选定的旋转位置。其他探头类型可以具有如上所述的往复构件或颚式结构，诸如图5-图6的轴向移动电极和图7的颚式结构，其也需要控制器算法来在选定位置停止移动组件的移动。在所有探头中，马达驱动器105耦合至旋转驱动联轴器150，因此感测驱动联轴器150的旋转位置可用于确定马达驱动组件在工作端的取向。更具体地，参考图1和图2A-图2B，驱动联轴器150携带第三磁体255a或第四磁体255b，磁体255a或255b的北极(N)和南极(S)相对于探头轴128是反向的。因此，霍尔传感器245可感测每个磁体何时旋转经过霍尔传感器，从而在驱动联轴器150每次旋转时两次确定其确切旋转位置(磁体255a、255b各一次)。此后，采用时钟的控制器转速计算法可以确定并任选地显示驱动联轴器150和例如图3A的切割构件145的RPM。

在本发明的另一方面，霍尔传感器245以及磁体255a和255b(图1和图2A)用于控制器算法组中，以在预先选定的旋转位置停止工作端的马达驱动组件(例如图1和图3A-图3B的切割构件145)的旋转。在图3A中，可以看出内套筒142和切割构件145的“第一侧”及其中的窗口154停止并定位在外套筒140的窗口158的中心。图3A中切割构件145和窗口154的静止位置可用于冲洗或冲刷工作空间，以允许通过探头的最大流体流出。

图3B示出了内套筒142和切割构件145的“第二侧”，其定位在外套筒140中的窗口158的中心线附近。需要图3B中切割构件145的静止或停止位置来使用RF电极155消融或凝固组织。由于外套筒140通常包括返回电极260，因此电极155维持在沿外套筒窗口158的中心线是重要的。图3B中电极155的位置在本文称为“中心线默认位置”。如果使切割构件145和电极155旋转从而接近外套筒140中的窗口158的边缘262a或262b，则RF电流可能在电极155与260之间形成电弧并且可能导致使探头失效的短路。因此，需要稳健且可靠的停止机构，该机构在下文中描述。

从图1和图2A-图2B可以理解，控制器165可以始终实时确定驱动联轴器150的旋转位置，并因此可以确定陶瓷切割构件145和电极155的角度或旋转位置。由于霍尔传感器245可以感测磁场强度随着驱动联轴器150中的磁体255a或255b使电极155旋转远离中心线默认位置的减小，控制器算法可以进一步计算电极155远离中心线默认位置的旋转角度。每个磁体具有指定的已知强度，并且算法可以使用查找表，该查找表列出了对应于旋转远离默认位置的角度的场强。因此，如果响应于磁体255a或255b的旋转位置的霍尔信号相对于中心线默认位置处的已知峰值下降了指定的量，则意味着电极155已经远离窗口158的中心移动。在一种变型中，如果在将RF能量递送至电极期间电极155远离中心线位置移动了选定的旋转角度，该算法立即关闭RF电流并通过听觉和/或视觉信号，诸如手持件104上的LCD屏170上和/或控制器控制台(未示出)上的屏幕上的警报来警告医生。因此，RF电流递送的终止防止了电极155与外套筒电极260之间的电弧的可能性。

可以理解，在使用期间，当电极155处于图3B所示的位置时，医生可以将通电电极移动到组织上以消融或凝固组织。在这样的使用期间，切割构件145和电极155可以接合或捕获意外使电极155旋转出默认中心线位置的组织。因此，该系统提供本文称为“主动电极监测”算法的控制器算法，其中控制器在消融模式和凝固模式下的RF能量递送期间连续监测由霍尔传感器245产生的位置信号，以确定电极155和内套筒142是否已经从中心线位置震出。在一种变型中，控制器算法可以被配置用于随后重新激活马达驱动器105，以在电极155已经从中心线位置震出时将内套筒142和电极155移回默认中心线位置套筒。在另一变型中，控制器算法可以被配置为当RF电极155移回默认中心线位置时再次自动地将RF电流递送至RF电极155。或者，当RF电极155移回中心线位置时，控制器165可以要求医生手动重新开始向RF电极155递送RF电流。在本发明的一方面，驱动联轴器150相对于纵轴128以预定的角度关系附接到内套筒142和切割构件145(因此磁体255a和255b也同样附接)，使得霍尔传感器响应于磁体255a、255b产生的信号对于探头类型中的所有探头是相同的，从而允许控制器算法正确运行。

现转向用于停止工作端112的马达驱动组件的移动的停止机构或算法，图8示意性地图示了停止机构的算法和步骤。在一种变型中，参考图8，对应于本发明的停止机构使用(i)动态制动方法和算法来使内套筒142和切割构件145(图1、图3A-图3B)的选择停止在初始位置，此后(ii)使用二次检查算法来检查通过动态制动算法获得的初始停止位置，并且在必要时，停止算法可以重新激活马达驱动器105以根据需要稍微反转(或继续)驱动联轴器150和内套筒142的旋转，从而将切割构件145和电极155定位在中心线位置或目标中心线默认位置的0°至5°内。动态制动在下文中进一步描述。图8示意性地图示了用于控制切割构件的旋转速度以及将切割构件145停止在默认中心线位置的控制器算法的各个方面。

在图8中，可以理解，控制器165正在以“设定速度”操作图1和图3A-图3B的探头110，该“设定速度”可以是PID控制的以一个方向的连续旋转模式或者可以是如本领域已知的其中马达驱动器105使切割构件145以一个方向旋转然后反向旋转的振荡模式。在诸如1,000RPM至20,000RPM的较高旋转速度下，从霍尔传感器245获取指示驱动联轴器150中的磁体255a或255b的位置的信号以应用停止算法是不切实际或不可行的。在图8中，当医生通过释放致动器按钮或脚踏板的致动而停止用探头110切割时，通往马达驱动器105的电流被关闭。此后，控制器算法使用霍尔传感器245来监测驱动联轴器150和内套筒142的旋转减速，直到达到较慢的RPM。减速时段可以是10ms至1s并且通常是约100ms。当达到本文称为“搜索速度”的合适的较慢RPM时(参见图8)，控制器165重新激活马达驱动器105以使驱动联轴器以10RPM至1,000RPM的低速旋转，并且在一种变型中，以50RPM至250RPM旋转。提供50ms至500ms的初始“搜索延迟”时段，以允许PID控制器将RPM稳定在选定的搜索速度。此后，控制器算法监测磁体强度的霍尔位置信号，并且当磁体参数达到预定阈值时，例如，当驱动联轴器150和电极155的旋转位置对应于图3B的中心线默认位置时，控制算法继而应用动态制动以立即停止马达驱动轴杆151、驱动联轴器150和探头的马达驱动组件的旋转。图8还图示，控制器可以在制动和停止步骤之后检查磁体/驱动联轴器150的位置。如果霍尔位置信号指示马达驱动组件在目标默认位置之外，可以重新激活马达驱动器105以移动马达驱动组件，此后如上所述再次施加制动。

如图8中示意性所示的动态制动通常可以使驱动联轴器150的旋转停止在距目标停止位置至多约0°-15°的方差内，但是当切割不同类型的组织并且其阻碍切割构件145的旋转时，该方差可能变得更大，并且该方差还取决于当马达驱动器被停用时医生是否已使切割构件从组织接口完全脱离。因此，单独的动态制动可能无法确保默认位置或停止位置在期望的方差内。

作为背景，以下文献中描述了动态制动的概念：

https://wwwabcom/support/abdrives/documentation/techpapers/ RegenOverview01pdf以及http://literaturerockwellautomationcom/idc/groups/ literature/documents/wp/drives-wp004_-en-ppdf。基本上，动态制动系统在AC PWM驱动器的DC总线上提供斩波器晶体管，该斩波器晶体管提供将再生电能转化为热能的功率电阻器。热能消散到局部环境中。该过程通常被称为动态制动，其中斩波器晶体管以及相关的控件和组件被称为斩波器模块，并且功率电阻器被称为动态制动电阻器。具有动态制动电阻器的斩波器模块的整个组装件有时被称为动态制动模块。动态制动电阻器允许存储在该电路的寄生电感中的任何磁能在斩波器晶体管关闭期间安全地消散。

该方法被称为动态制动，因为可以施加的制动扭矩的量随着负载减速而动态地改变。换句话说，制动能量是旋转质量中的动能的函数并且随其下降，制动容量也是如此。因此，其旋转越快或具有的惯性越大，就越难以向其施加制动，但随着其速度减慢，就会遇到收益递减规律，并且在某些点，不再存在任何制动功率。

在本发明的另一方面，已经发展出用于提高停止机构的精度的方法，该方法是上述定位算法的一个组分。已经发现，一次性探头中的每个磁体可能与其指定的强度略有不同。如上所述，定位算法使用霍尔效应传感器245在驱动联轴器150旋转时连续监测磁体255a和255b的场强，并且该算法基于场强确定磁体和驱动联轴器的旋转位置，该场强随着磁体旋转经过霍尔传感器而上升和下降。因此，重要的是该算法具有精确对应于当磁体邻近传感器245时远离峰值霍尔信号的旋转度数的场强度库。因此，定位算法的初始步骤包括“获悉”步骤，其允许控制器获悉磁体255a和255b的实际场强，该实际场强可能与指定的强度不同。在新的一次性探头110(图1)耦合至手持件104之后，并且在马达驱动器105致动后，定位算法将会使驱动联轴器旋转至少180°，更经常旋转至少360°，同时霍尔传感器245定量特定探头的磁体255a和255b的场强。定位算法继而存储最大和最小霍尔信号(对应于北极和南极)，并且校准对应于当磁体邻近霍尔传感器时远离霍尔最小-最大信号位置的各个旋转度数的场强库。

通常，与获悉算法有关的使用方法包括提供具有马达驱动器的手持件、控制器和具有近侧轮毂的探头，该探头被配置成可拆卸地耦合至手持件，其中马达驱动器被配置成耦合至轮毂中的旋转驱动联轴器，并且其中驱动联轴器携带第一和第二磁体，其中北极和南极相对于所述轴不同地定位，以及将轮毂耦合至手持件、激活马达驱动器从而使驱动联轴器和磁体至少旋转180°、使用手持件传感器感测每个磁体的强度，以及使用感测的磁体强度在定位算法中进行校准，从而提高计算驱动联轴器150的旋转位置的精度，该定位算法响应于感测旋转驱动联轴器中磁体的变化强度的传感器。

本发明的另一方面涉及使用具有电极的探头工作端，如图1和图3B的工作端112的增强的使用方法。如上所述，使用定位算法将电极155的旋转停止在图3B的默认中心线位置中。在向电极155递送RF电流，特别是用于组织消融的RF切割波形的同时，使用另外的“轻微振荡”算法来激活马达驱动器105。因此，轻微振荡提供了振荡的RF消融形式。轻微振荡算法使电极155以一个方向旋转到预定的旋转度数，该旋转度数由控制器算法从霍尔位置信号确定。然后，该算法将马达驱动器的方向反转成以沿相反方向旋转，直至霍尔位置信号指示在相反方向上实现远离电极的默认中心线位置的预定旋转度数。预定的角运动度数可以是适合于外套筒窗口尺寸的任何合适的旋转，并且在一种变型中，是在每个方向上远离中心线默认位置1°至30°。更常见地，预定的角运动度数为在每个方向上远离中心线默认处5°至15°。轻微振荡算法可以采用任何合适的PID控制的马达轴杆速度，并且在一种变型中，马达轴杆速度为50RPM至5,000RPM，并且更经常为100RPM至1,000RPM。以另一种方式阐述，振荡频率可以为20Hz至2,000Hz，并且通常为40Hz至400Hz。

虽然轻微振荡算法的上述描述参考图3B的旋转切割构件145上的电极155提供，但是应当理解，如图6的工作端200C中所示的往复电极212也可以用轻微振动致动。换句话说，图6的钩形电极212可以提供有在20Hz至2,000Hz范围内并且通常在40Hz至400Hz之间的振荡频率。

图9A-图9B是对应于图5的具有往复电极210的工作端200B的探头轮毂120'的纵向剖视图。如图9A-图9B所示，由于针对不同类型的探头的手持件104没有变化，因此手持件104和霍尔效应传感器240和245理所当然与上文所述的相同。图9A-图9B的探头轮毂120'非常类似于图2A-图2B的轮毂120，其中第一和第二识别/定向磁体250a和250b相同。第三和第四旋转位置磁体255a和255b也相同，并且由驱动联轴器150'携带。图9A-图9B的探头轮毂120'的不同之处仅在于驱动联轴器150与可操作地耦合至内套筒142'的凸轮机构一起旋转，以将旋转运动转换成线性运动，从而使电极210在图5的工作端200B中往复运动。图6和图7的工作端200C和200D分别提供有用于将旋转运动转换成线性运动的类似轮毂，该轮毂各自在其工作端中具有往复组件(212、218)。

背压检测算法

现转向图10-图12，描述了控制器和控制器算法，该控制器和控制器算法被配置成使用两个不同的子系统和方法控制工作空间中的压力。在压力感测的第一系统和方法中，患者体外的压力传感器与延伸到工作空间中的专用静态流体通道连通，这提供了工作空间中的实际压力的高度精确的读数。在压力感测的第二方法中，在流入管线中提供流量管线压力传感器，该流量管线压力传感器是主动的并且将扩张流体携带到工作空间中。

图12是手术系统400的示意图，其将流体管理系统405、控制器410和视频监视器412集成到单个单元中。系统400还可以包括用于向关节镜刨削器的马达驱动器供电的电源(未示出)和用于向由这种关节镜刨削器携带的电极布置通电的RF源(未示出)。在图12中，流体管理系统405包括流入泵415A和流出泵415B。泵可以是本领域已知的蠕动泵。包含盐水袋的流体源420可以耦合至流入管线422，以将扩张流体携带至工作空间425，例如其可以是患者的膝、肩、臀或其他关节。通常，流入管线422连接到套管432，套管432进入工作空间并且接收通过套管引入的内窥镜435。流出管线436耦合到器械438，诸如刨削器，其被引入到图12所示的工作空间425中。流出管线436耦合到流出泵415B，以将流体从工作空间425向外携带至收集储器440。因此，可以理解，控制器410被配置成使用压力反馈回路或算法控制流入泵415A和流出泵415B，以在如本领域已知的工作空间425中维持设定压力。

如上所述，第一系统压力感测系统使用耦合至第一压力传感器445的静态流体通道444，如图12所示，其中通过套管446与工作空间425连通的这样的静态通道在长度上可以相对较短。因此，在这样的静态通道444中将存在可忽略的压力损失，并且感测的压力将非常精确。这进而允许在控制器的压力控制回路中有非常快的响应时间。压力传感器445通过缆线448向控制器发送压力信号。然而，可能不总是能够使用第一传感器445和用于直接感测压力的方法来向压力控制回路发送信号。

在图12所示的系统变型中，用于向压力控制回路提供信号的第二系统使用耦合至流入管线422的第二压力传感器450并测量流入管线中流体流的压力。压力传感器450可以位于匣盒(未示出)中，匣盒携带流入管线并通过缆线452向控制器410发送信号。

仍参考图12，在一种系统变型中，控制器410能够通过上述的第一和第二方法测量工作空间中的压力，并且当第一系统被确定为不精确时，控制器410可以从使用传感器445的第一系统切换成使用传感器450的第二系统。

在另一变型中，系统可以被配置成使用第二系统和方法，该第二系统和方法利用流量管线压力传感器450和计算工作空间425中压力的控制器算法。在该变型中，由于流量管线压力传感器450在套管422和内窥镜435以及流入管线422的一部分的上游，因此将存在若干压力损失，需要测量并且通过控制器算法考虑该压力损失以继而计算工作空间425中的压力。压力损失包括头压和由于通过套管、内窥镜和流入管线422的受限流动而产生的背压。为了解决这些压力损失，控制器410被配置成在任何外科手术开始之前提示医师在将器械引入工作空间之前执行正在使用的系统和组件的“背压校准”。背压校准步骤使用校准算法来继而操作流入泵415A，以提供从最大流速到最小流速的多个流体流入速率，并且此后将背压记录在用于每个流速的背压或BP表中。此后，在系统用于外科手术过程期间，控制器算法接收来自流量管线传感器450的信号，并从所感测的压力中减去在任何给定流速下预先记录的背压读数，以计算工作空间425中的压力。

可以容易地理解，校准的背压读数对于流体管理系统405的安全操作是关键的，其中控制器软件包括操作流入泵和流出泵以维持工作空间中的设定压力的压力控制回路。还可以理解，如果医师在手术过程中决定更换器械，诸如内窥镜或插管，由于更换器械的不同流动通道直径或长度，由新器械引起的背压将可能不同于原始器械的背压。因此，可以理解，如果背压在由于器械的更换期间变化，则计算压力将不精确并且可能导致流体管理系统在医师不知道过压状况的情况下对关节进行过压，其可能对患者的健康造成危害。

仪器的更换可能导致背压增大或减小。在一种情况下，如果更换内窥镜和套管并导致背压高于原始校准的背压，控制器的压力控制回路将计算手术期间高于实际工作空间压力的压力，并且关节将处于欠压状态。在相反的情况下，如果更换内窥镜和套管导致背压低于原始校准的背压，则控制器的压力控制回路将计算低于实际压力的压力，并且工作空间将由流体管理系统过压。对于任何给定的流速，过压的量将等于原始内窥镜/套管组合与替换内窥镜和套管之间的背压差。应当注意，在“无流动”状况下，计算压力将是精确的。当存在通过流入通道422的实际流体流时，出现安全问题。在这种情形下，在手术期间可能存在显著程度的过压，这可能对患者造成危险。

还存在其他不太重要的情况，其中在手术期间背压可能减小，因此导致不精确的计算压力。在一种情况下，医师可以在将套管引入工作空间后立即从套管移除内窥镜，以允许流体从工作空间向外排出，从而清除任何碎片或血液，由此提供更好的可视性。在另一情况下，流入管422的鲁尔耦合(Luer coupling)可能与套管432断开，并且计算压力将不精确。在这两种情况下，降低流体流入速率以防止流体从工作空间或从断开的流入管喷出是有用的。这两种情况都会不必要地浪费扩张流体。

为了解决以上所述的问题，并且最重要的是，为了检测仪器更换，提供了控制器检测算法，其在压力控制回路的背景下连续操作，以确定计算压力是否变为负或低于预定阈值水平。在一种变型中，阈值水平是5mm Hg至25mm Hg之间的预设值，例如18mm Hg。如果背压下降到阈值水平以下，则这将指示背压以某种方式降低，因为计算压力被定义为：

计算压力＝传感器压力-校准压力(流入速率)

因此，检测算法在限定的检测间隔内(例如在1至10秒之间或更经常地在2至5秒之间)观察计算压力，以确定存在仪器更换或其他故障。需要该时间间隔，使得在正常情况下可能发生的短暂压力振荡不会导致检测算法错误地触发。如果确实更换了内窥镜和/或套管，该情况将在检测间隔上连续存在，并且实际上无限地持续。一旦检测到该情况，检测算法适于立即停止使用校准的背压表，因为替换内窥镜和/或套管的特性是未知的。此后，算法将通过恢复到系统已知的最小背压来在“安全状态”下操作系统，该背压仅由流入管的背压组成。

在这种情况下，计算压力变成：

计算压力＝传感器压力-流入管线压力(流入速率)

其中

对于流入速率＝0ml/min：实际压力＝计算压力

对于流入速率>0ml/min：实际压力<计算压力

图10是图示了进入和退出上述安全状态的条件的图解。图11是图示了用于进入和退出安全状态的软件算法的图解。因此，检测算法创建了最安全的可能条件，其使计算压力基于可能在流体管理系统中存在的最小量的背压。因此，计算压力将总是高于工作空间中的实际压力，防止任何危险的过压情况。

使用检测算法的另一个优点是，在减小背压的操作模式中，由流入泵提供的流体流动的速率将被降低到低恢复速率(例如，在100ml/min与300ml/min之间)，因为计算压力将高于工作空间中的实际压力，并且PID控制回路中的误差将被减小，因此导致控制回路立即减小流入速率，因为系统在实际达到设定压力之前确定工作空间处于设定压力。

检测算法的该方面还意味着当内窥镜从套管中移除时，如在通常在手术开始时所做的那样，流体流入将在这种情况下减少，这将大大减少流体离开套管的喷涌或喷泉的发生。因此，监测算法可以减少在内窥镜重新插入套管之前浪费的扩张流体量。而且，如果在如上所述的手术期间，到流入管的鲁尔连接与套管断开，则算法将减小流体流入速率，并且患者体外的流体损失量将大大减小。

在本发明的另一方面，还重要的是注意到，只要当感测到的危险被消除，检测算法就将自动退出安全状态，使得不需要医师干预。也就是说，如果正确的或原始的内窥镜和套管被重新引入到手术中，则控制器和检测算法将再次自动工作。为了完成从所感测的危险的这样的自动退出，检测算法适于持续地监测背景中的实际计算压力(使用校准的背压表)，以确定压力是否再次变为正(即，大于进入状态阈值)。可以理解，这种情况仅在系统中有大量流体流入时才能得到确认。在“无流动”或低流体流动时，计算压力将表现为正常。因此，检测算法适于不退出安全状态，直到存在足够的预定流速，以便继而确定正确或原始的内窥镜和套管再次使用。该恢复条件在检测间隔上也必须是恒定的，该检测间隔可以是进入安全状态以确保状态不会过早退出所需的相同时间量。

如果流入管上的旋塞关闭，则安全状态也自动退出，因为这导致压力传感器感测到的压力突然增加，最小至没有背压，因为内窥镜和套管已经突然被切断。这也是有利的，因为医师可能会在更换内窥镜和套管之前关闭旋塞。因此，当医师再次附接正确的或原始的器械时，流入泵将已经回到正常操作状态。

现参考图13，示出了图12的流体管理系统(FMS)的运行图，其执行上述压力管理功能。更具体地，FMS可以被用于调节由压力传感器450测量的压力值，以准确地实时表示工作空间中存在的实际压力425。在示例性方法中，将初始背压或BP表加载到控制器410中。例如，压力传感器450可以通过在套管的出口端处于自由空间中时使用流入泵415A泵送流体，通常将流体405从流入泵排空到桶或其他开放接收器中，用于测量流入管线422和套管432的组合背压。通过存储多个不同泵流速或泵速下的背压值生成BP表(415A的流入泵通常是容积式蠕动泵，其中泵速直接表示泵流速)。通过将套管与要在手术中使用的关节镜或其他内窥镜以及可能是手术一部分的任何其他流动组件组装在一起，初始背压表将提供不同流速下的回流压力的非常精确的列表。

已经生成初始背压表之后，通常在手术开始的时候，可以继而以传统的方式将套管、关节镜和任何其他系统组件引入体腔或其他手术工作部位并开始手术方案。作为手术的一部分，流入泵415A将被致动以将流体405递送至工作空间，同时使用压力传感器450监测工作空间内的压力。控制器410将被编程用于控制流入泵的速度(任选地，以及流出泵415B的速度)以将工作空间内的压力维持在期望的设定点。控制算法可以是任何传统的算法，诸如比例、间隔、持续或其组合，诸如PID控制。继而控制算法将试图将工作空间425内的压力维持在等于压力设定点的值。这将通过计算或调节流体到工作空间的流入或流出速率完成，并且计算压力来源于来自压力传感器450的测量压力值。具体地，基于通过流入管线422和套管432到工作空间的流体的流速，从由压力传感器450测量的压力减去来源于初始背压表的背压。

只要系统配置不改变使得传感器与工作空间之间的背压不以显著的方式变化，使用初始背压表的压力控制将是足够的。可能发生这样的变化，例如，如果在手术期间更换套管，并且在这种情况下系统将连续地监测调节压力值(也称为背压调节压力值(BAPV))以确保其未落在预期调节压力范围之外。

如图13所示，控制器410的软件将连续地检查以查看BAPV是否处于预期范围内。只要其保持在该范围内，就将使用初始背压表控制泵。然而，如果控制器410检查到BAPV在预期范围之外，FMS将继而切换以使用备选背压表，该备选背压表通常被编程到控制器中。备选背压表仅表示流入管线422的背压值。如上所述，这样的背压值不一定是精确的，但是将是保守的，因为它们驱动系统递送较少的流体并且在手术部位内维持比最佳压力低的压力。如果不使用备选背压表，会存在系统将过量的流体递送至工作空间的风险和工作空间过压的风险，这对病人可能是有害的。

仍参考图13，在FMS已经进入压力控制基于备选背压表的备选模式之后，可以任选地进行进一步的系统调节。医师可以在BAPV已经落在预期初始范围之外之后的任何时间选择创建替换BP表。以类似于生成初始BP表的方式生成替换BP表，但是使用套管、内窥镜和在手术期间已经调整的其他系统配置，其是偏离到初始BAPV范围之外的原因。一旦已经生成这样的替换BP表，系统就可以使用替换BP表，直到BAPV落在替换范围之外。

而且，进一步的FMS选项是如果初始BAPV返回到初始BAPV范围内的值，则允许系统返回到使用初始背压表。通常，只有当替换BP表没有被放入适当位置时，这个选项才可用。

在本发明的另一方面，参考图12的视频内窥镜系统，可以理解，在一种变型中，内窥镜435具有远端电子成像传感器，该远端电子成像传感器通过缆线458耦合至控制器410中的成像处理器460，用于处理图像以供显示。在一种系统变型中，视频处理器适于观察视频图像信号并响应于对视频图像或视频图像信号中至少一种环境条件的观察向控制器提供控制信号。在观察到特定环境条件时，继而控制器可以在口头视觉信号之内向医师发出信号或者调节医疗系统的参数，其可以包括切除或消融装置的操作。

通常，本发明的医疗系统包括视频内窥镜系统，视频内窥镜系统包括耦合至适于显示工作空间的视频图像的图像显示器的内窥镜、被配置成提供通过工作空间的流体流的流体管理系统、以及适于观察视频图像信号并响应于对所述视频图像或信号中至少一种环境条件的观察向控制器提供控制信号的视频处理器。

感兴趣的环境条件可以是以下中的至少一种：颜色、光强度、颜色强度、对比度、焦点、模糊、流体起泡、工作空间的塌缩或者视野中的手术或诊断工具。

在一示例中，视频图像或信号中的颜色可以指示填充有流体的工作空间中的血液，并且响应于控制信号的控制器可以调节或增加流体流通过工作空间的速率以清除血液并改善内窥镜视野。在另一变型中，颜色可以指示填充有流体的工作空间中的骨碎片，并且响应于控制信号的控制器增加流体流通过工作空间的速率。在另一变型中，颜色可以指示填充有流体的工作空间中的血液，并且响应于控制信号的控制器可以增加工作空间中的流体压力以填塞出血部位。

在另一变型中，成像处理器460可以检测光强度高于或低于选定的光强度水平，并且响应于控制信号的控制器可以调节光强度以改善内窥镜视野。

在另一变型中，成像处理器可以包括热IR传感器以检测流体温度，并且响应于与流体温度相关控制信号的控制器调节流体流通过工作空间的速率。在另一变型中，

在另一变型中，成像处理器可以被配置成检测流体起泡，并且响应于控制信号的控制器可以改变流体流通过工作空间的速率。

在另一变型中，成像处理器可以观察到视野中不存在处理工具，并且响应于控制信号的控制器禁止工作空间中的任何工具的激活，诸如具有马达驱动的切割器的内窥镜刨削器或RF消融装置。

尽管上文已经详细描述了本发明的特定实施方式，但是应该理解，该描述仅用于说明的目的，并且本发明的上述描述并非详尽无遗的。本发明的某些具体特征在一些附图中示出而在其他附图中没有示出，这仅仅是为了方便，并且可以根据本发明将任何特征与另一特征组合。对于本领域普通技术人员来说，许多变化和替代将是容易理解的。这样的替代和变化旨在包含在权利要求的范围内。在从属权利要求中呈现的特定特征可以被组合并且落入本发明的范围内。本发明还包括从属权利要求可选地以引用其他独立权利要求的多项从属权利要求的形式书写的实施方式。

其他变化也在本发明的精神内。因此，尽管本发明易于进行各种修改和替代的构建，但本发明的某些图示的实施方式在附图中示出并且已在上文详细描述。但是应当理解，无意将本发明限制于所公开的特定形式，相反，其目的是在于涵盖落入如所附权利要求中限定的本发明的精神和范围内的所有修改、替代构建和等同物。

除非本文另有说明或与上下文明显矛盾，否则在描述本发明的上下文中(特别是在以下权利要求的上下文中)，术语“一个”和“一种”和“该”的使用以及类似的指示物应被解释为涵盖单数和复数。除非另有说明，否则术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”应被解释为开放式术语(即，意味着“包括但不限于”)。术语“连接”应被解释为部分或全部地包含在内、附接至或接合在一起，即使存在某些干预。除非本文另有说明，否则本文中对数值范围的记载仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的简写方法，并且每个单独的值都被包括在本说明书中，如同它们在本文中被单独记载。除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法都可以以任何合适的顺序进行。除非另外声明，否则本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如”)的使用仅旨在更好地说明本发明的实施方式，并不对本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应被解释为表明任何未要求保护的元素对于本发明的实践是必不可少的。

本文描述了本发明的优选实施方式，包括发明人已知的实施本发明的最佳方式。在阅读前面的描述时，那些优选实施方式的变化可以对于本领域普通技术人员来说变得容易理解。发明人预期熟练的技术人员能够根据需要采用这些变化，并且发明人希望本发明以不同于如本文具体描述的方式实施。因此，本发明包括适用法律所允许的对所附权利要求中记载的主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有说明或上下文明显矛盾，否则本发明涵盖上述元素的所有可能变化的任何组合。

本文引用的包括出版物、专利申请和专利在内的所有参考文献均通过引用并入本文，其程度如同每个参考文献被单独且具体地指出通过引用并入本文并且在本文中完整阐述。

Claims (20)

1.一种用于处理组织的系统，包括：

流体管理系统，所述流体管理系统包括可连接到流体源的泵；

流入管线，所述流入管线被配置为可移除地连接到套管，用于将流体流从所述泵递送到工作空间中；

流体压力传感器，所述流体压力传感器被定位用于测量所述流入管线中的流体压力并产生测量压力值；以及

控制器，所述控制器连接到所述泵和所述流体压力传感器，其中所述控制器被配置成(1)通过基于初始背压调节压力值(BAPV)控制泵速来维持压力设定点，所述初始背压调节压力值是通过从所述测量压力值减去从初始背压表选择的背压值来计算的，以及(2)监测所述初始BAPV以确定所述初始BAPV是否保持在预期初始BAPV范围内。

2.如权利要求1所述的系统，其中当所述泵连接到所述流入管线和所述套管并且所述套管的远端处于自由空间中时，所述初始背压表提供在以不同的泵速下操作所述流体管理系统时测量的背压值。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器还被配置成只要所述初始BAPV保持在所述预期初始BAPV范围内，就通过基于所述初始BAPV控制所述泵速来继续维持所述压力设定点。

4.如权利要求2所述的系统，其中所述控制器还被配置成当所述初始BAPV落在所述预期初始BAPV范围之外时，访问一备选背压表，所述备选背压表表示在所述泵产生的不同流量下，所述流体压力传感器与自由空间中的所述流入管线的末端之间的背压值。

5.如权利要求4所述的系统，其中所述流入管线的所述末端被配置成可移除地连接至套管，所述套管适于将流体流从所述流入管线递送到身体中的所述工作空间。

6.如权利要求4所述的系统，其中所述控制器还被配置成当所监测的所述初始BAPV落在所述预期初始BAPV范围之外时，基于备选BAPV控制所述泵速，所述备选BAPV是通过从所述测量压力值减去基于泵速从所述备选背压表中选择的值来计算的。

7.如权利要求6所述的系统，其中所述控制器还被配置成当所述初始BAPV返回到所述初始BAPV范围内的值时，重新访问所述初始背压压力表。

8.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器还被配置成访问一替换背压表，所述替换背压表是在所监测的所述初始BAPV落在所述预期初始BAPV范围之外之后，通过测量当所述泵连接到所述流入管线和替换套管时由所述泵产生的多个流速下的背压生成的。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述泵包括连接到所述流入管线的流入单元和连接到流出管线的流出单元。

10.如权利要求9所述的系统，还包括内窥镜，所述内窥镜被配置用于微创插入到所述工作空间中，所述内窥镜还被配置用于可移除地附接至所述流入管线并具有用于从所述流体源递送所述流体的腔。

11.如权利要求10所述的系统，还包括介入工具，所述介入工具被配置用于通过所述内窥镜的所述腔插入并且具有用于连接到所述流出管线的抽取通道。

12.一种用于处理组织的方法，包括：

(a)使用泵通过一入口管线泵送流体，所述入口管线连接到一套管，所述套管具有在手术部位的远端；

(b)使用所述入口管线中的压力传感器测量压力值；

(c)通过从所述测量压力值减去从一初始背压表选择的背压值来计算初始背压调节压力值(BAPV)；

(d)控制所述泵的泵速以将所述初始BAPV维持在压力设定点；

(e)监测所述初始BAPV以确定所述初始BAPV是否保持在预期初始BAPV范围内；以及

(f)只要所述初始BAPV保持在所述预期初始BAPV范围内，就控制所述泵速以将所述初始BAPV维持在所述压力设定点。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述初始背压表提供当所述泵连接到所述流入管线和所述套管并且套管的所述远端处于自由空间中时，在以不同的泵速泵送流体时测量的背压值。

14.如权利要求12所述的方法，还包括当所述初始BAPV的所述监测值落在所述预期初始BAPV范围之外时，访问一备选背压表，所述备选背压表包括在所述泵产生的不同流量下，所述流体压力传感器与自由空间中的所述流入管线的末端之间的背压值。

15.如权利要求14所述的方法，还包括：

(g)通过将从所述备选背压表选择的背压值加到所述测量压力值来计算备选背压调节压力值(BAPV)；以及

(h)控制泵速以将所述备选BAPV维持在所述压力设定点。

16.如权利要求15所述的方法，还包括：

(k)监测所述初始BAPV以确定所述初始BAPV是否已经返回到所述预期初始BAPV范围内的值；以及

(l)当所述初始BAPV返回到所述初始BAPV范围内的值时，控制泵速以将所述初始BAPV维持在所述压力设定点。

17.如权利要求12所述的方法，还包括访问一替换背压表，所述替换背压表是在所述初始BAPV落在所述初始BAPV范围之外后，通过测量当所述泵连接到所述流入管线和替换套管时由所述泵产生的多个流速下的背压生成的。

18.如权利要求17所述的方法，还包括：

(g)通过将从所述替换背压表选择的背压值加到所述测量压力值来计算替换BAPV；以及

(h)控制泵速以将所述替换BAPV维持在所述压力设定点。

19.如权利要求12所述的方法，其中所述手术部位是关节腔。

20.一种用于处理组织的系统，包括：

流体管理系统，所述流体管理系统包括控制器和泵系统，所述泵系统可操作地连接到流体流入管线，用于将流体流提供到工作空间中；

第一控制器算法，所述第一控制器算法包括压力控制回路，所述压力控制回路与所述流入管线中的压力传感器相连，用于维持所述工作空间中的设定压力；以及

第二控制器算法，所述第二控制器算法用于检测所述流入管线中的背压相对于阈值压力的变化；

其中所述控制器响应于背压变化的检测，调整所述泵系统以减少进入所述工作空间的流体流入的速率。

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