本公開(kāi)內(nèi)容涉及用于最小化神經(jīng)肌肉刺激的電外科裝置和方法。更具體而言，本公開(kāi)內(nèi)容涉及用于調(diào)整由電外科發(fā)生器產(chǎn)生的電外科波形的頻率以最小化神經(jīng)肌肉刺激的方法和裝置。

背景技術(shù)：

電外科涉及將高射頻電流應(yīng)用到手術(shù)部位，以切割、熱方式或非熱方式燒融、或者凝結(jié)組織。在單極電外科中，源或有源電極將射頻交流電從電外科發(fā)生器輸送到目標(biāo)組織?；颊叻祷仉姌O被放置成遠(yuǎn)離有源電極，以將電流傳導(dǎo)回到發(fā)生器。

在雙極電外科中，返回電極和有源電極被放置成緊靠彼此，使得在兩個(gè)電極之間形成電路(例如，在電外科鉗子的情況下)。以這種方式，所施加的電流被限制在位于電極之間的身體組織。相應(yīng)地，雙極電外科一般涉及器械的使用，其中期望在位于例如鉗子等的器械上的兩個(gè)電極之間實(shí)現(xiàn)電外科能量的聚焦輸送。

當(dāng)產(chǎn)生電外科能量時(shí)，頻率分量被包括在所產(chǎn)生的電外科波形中。如果大量的電外科能量在大約100千赫茲(kHz)或更小的低頻率處出現(xiàn)，則電外科波形會(huì)刺激肌肉組織和/或神經(jīng)?？梢酝ㄟ^(guò)采用神經(jīng)肌肉阻斷劑(NMBA)來(lái)防止肌肉和神經(jīng)刺激，或者這種刺激可以被用來(lái)通過(guò)利用神經(jīng)肌肉刺激劑(NMSA)識(shí)別肌肉或神經(jīng)。但是，使用NMSA或NMBA不是所期望的，因?yàn)檫@些試劑會(huì)產(chǎn)生過(guò)敏反應(yīng)和/或會(huì)導(dǎo)致患者的肌肉和/或神經(jīng)的不良或過(guò)度麻痹(paralysis)。因此，存在最小化NMSA和NMBA需要的電外科發(fā)生器的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開(kāi)內(nèi)容提供了一種電外科裝置，其調(diào)整電外科能量的頻率分量，使得大量的電外科能量在經(jīng)調(diào)整的頻率處出現(xiàn)，該頻率比會(huì)刺激肌肉和神經(jīng)的頻率更高。這允許減少對(duì)如上所述可能潛在有害的NMSA和NMBA的需要。

在一種實(shí)施例中，用于最小化神經(jīng)肌肉刺激的系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)換器、逆變器和控制器。轉(zhuǎn)換器被配置為輸出直流波形并且包括以第一占空比操作的至少一個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件。逆變器被耦合到轉(zhuǎn)換器并且包括以第二占空比操作的至少一個(gè)第二開(kāi)關(guān)元件。逆變器被配置為逆轉(zhuǎn)直流波形，以產(chǎn)生電外科脈沖波形?？刂破鞅获詈系睫D(zhuǎn)換器和逆變器，并且被配置為控制第一占空比來(lái)調(diào)整電外科脈沖波形的幅度以及控制第二占空比來(lái)調(diào)整電外科脈沖波形的至少一個(gè)屬性。

在一方面，電外科脈沖波形是單相的，以引起神經(jīng)肌肉刺激，并且所述至少一個(gè)屬性包括重復(fù)頻率或脈寬周期中的至少一個(gè)?？刂破鬟€被配置為將單相電外科脈沖波形的重復(fù)頻率調(diào)整為大于大約100kHz。在另一方面，控制器還被配置為將電外科脈沖波形的脈寬周期調(diào)整為小于大約2μs。

在另一方面，電外科脈沖波形是雙相的，以減少NMBA的量，并且所述至少一個(gè)屬性包括重復(fù)頻率或脈寬周期中的至少一個(gè)。控制器還被配置為將雙相電外科脈沖波形的重復(fù)頻率調(diào)整為大于大約100kHz。在另一方面，控制器還被配置為調(diào)整雙相電外科脈沖波形的每個(gè)循環(huán)的脈寬周期，使得雙相電外科脈沖波形的最高振幅峰值出現(xiàn)在頻域中從大約500kHz到大約5MHz。

在還有的另一方面，轉(zhuǎn)換器是降壓轉(zhuǎn)換器或者逆變器是升壓轉(zhuǎn)換器。

在另一實(shí)施例中，一種用于控制電外科發(fā)生器以最小化神經(jīng)肌肉刺激的方法，包括以第一占空比操作電外科發(fā)生器的轉(zhuǎn)換器的至少一個(gè)第一開(kāi)關(guān)元件來(lái)輸出DC波形、以第二占空比操作電外科發(fā)生器的逆變器的至少一個(gè)第二開(kāi)關(guān)元件來(lái)轉(zhuǎn)換DC波形以產(chǎn)生電外科脈沖波形、以及控制第一占空比來(lái)調(diào)整電外科脈沖波形的幅度和控制第二占空比來(lái)調(diào)整電外科脈沖波形的至少一個(gè)屬性。

在一個(gè)方面，電外科脈沖波形是單相的，以引起神經(jīng)肌肉刺激，并且至少一個(gè)屬性包括重復(fù)頻率或脈寬周期中的至少一個(gè)。單相電外科脈沖波形的重復(fù)頻率大于大約100kHz。在另一方面，脈寬周期被調(diào)整，使得單相電外科脈沖波形的最高振幅峰值出現(xiàn)在頻域中從大約500kHz到大約5MHz。

在另一方面，電外科脈沖波形是雙相的，以減少NMBA的量，并且所述至少一個(gè)屬性包括重復(fù)頻率或脈寬周期中的至少一個(gè)。雙相電外科脈沖波形的重復(fù)頻率大于大約100kHz。在另一方面，雙相電外科脈沖波形的每個(gè)循環(huán)的脈寬周期被調(diào)整為小于大約2μs。

在還有的另一方面，控制第一占空比和第二占空比還包括測(cè)量組織屬性或能量屬性中的至少一個(gè)以及響應(yīng)于組織屬性或能量屬性中的至少一個(gè)控制第一占空比和第二占空比。

附圖說(shuō)明

當(dāng)結(jié)合隨后的具體實(shí)施方式考慮時(shí)，本公開(kāi)內(nèi)容可以通過(guò)參考附圖來(lái)理解，附圖中：

圖1是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例的電外科系統(tǒng)的透視圖；

圖2是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例的圖1的電外科發(fā)生器的正視圖；

圖3是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例的圖2的電外科發(fā)生器的示意性框圖；

圖4是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例的圖1的電外科發(fā)生器的DC-DC轉(zhuǎn)換器和DC-AC逆變器的示意性框圖；

圖5A和圖5B是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例的、由圖1的電外科發(fā)生器產(chǎn)生的電外科脈沖波形的圖形表示；

圖6A和6B是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例的、由圖1的電外科發(fā)生器產(chǎn)生的電外科脈沖波形的圖形表示；及

圖7是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例的用于控制圖1的電外科發(fā)生器的流程圖。

具體實(shí)施方式

本文以下參考附圖描述本公開(kāi)內(nèi)容的特定實(shí)施例。在以下描述中，眾所周知的功能或構(gòu)造沒(méi)有被詳細(xì)描述，以避免用不必要的細(xì)節(jié)模糊本公開(kāi)內(nèi)容。

根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的發(fā)生器可以執(zhí)行單極和/或雙極電外科手術(shù)，包括，但不限于，切割、凝結(jié)、燒融和血管密封手術(shù)。發(fā)生器可以包括用于與各種電外科器械(例如，用于燒融的單極或多極器械(針或?qū)Ч?、返回電極、雙極電外科鉗子、腳踏開(kāi)關(guān)等)接口的多個(gè)輸出。此外，發(fā)生器包括配置為產(chǎn)生特別適用于各種電外科模式(例如，切割、混合、凝結(jié)、熱方式或非熱方式燒融、止血分開(kāi)術(shù)、電灼，噴涂等)和手術(shù)(例如，單極、雙極、血管密封、病灶治療、去神經(jīng)等)的射頻能量的電子電路系統(tǒng)。在實(shí)施例中，發(fā)生器可以被嵌入、集成或以其它方式耦合到電外科器械，從而提供所有功能集一身的電外科裝置。

圖1是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的雙極和單極電外科系統(tǒng)10的一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例的組件的透視圖。系統(tǒng)10可以包括具有用于治療患者的組織的一個(gè)或多個(gè)有源電極23的一個(gè)或多個(gè)單極電外科器械20(例如，電外科切割探針、(一個(gè)或多個(gè))燒融電極等)。電外科交流電由發(fā)生器200經(jīng)由連接到發(fā)生器200的有源端子230(圖3)的供給線24供應(yīng)到器械20，從而允許器械20切割、凝結(jié)、熱方式或非熱方式燒融和/或以其它方式治療組織。交流電通過(guò)返回電極襯墊26經(jīng)由在發(fā)生器200的返回端子232(圖3)處的返回線28返回到發(fā)生器200。對(duì)于單極操作，系統(tǒng)10可以包括在使用時(shí)被放置在患者上以通過(guò)最大化與患者的整體接觸面積來(lái)最小化組織損害機(jī)會(huì)的多個(gè)返回電極襯墊26。此外，發(fā)生器200和返回電極襯墊26可以被配置用于監(jiān)視“組織到患者”接觸，以確保其間存在足夠的接觸。

系統(tǒng)10也可以包括一個(gè)或多個(gè)雙極電外科器械，例如，具有用于治療患者的組織的一個(gè)或多個(gè)電極的雙極電外科鉗子30。電外科鉗子30包括外殼31和放置在軸32的遠(yuǎn)端處相對(duì)的鉗口構(gòu)件33和35。鉗口構(gòu)件33和35分別使一個(gè)或多個(gè)有源電極34和返回電極36放置在它們之間。有源電極34和返回電極36通過(guò)電纜38連接到發(fā)生器200，電纜38包括分別耦合到有源端子230和返回端子232的供給線24和返回線28(圖3)。電外科鉗子30在連接器處耦合到發(fā)生器200，連接器具有經(jīng)由放置在電纜38的末端處的插頭到有源端子230和返回端子232(例如，引腳)的連接，其中插頭包括來(lái)自供給線24和返回線28的觸點(diǎn)，如下面更詳細(xì)描述的。

參考圖2，示出了發(fā)生器200的正面240。發(fā)生器200可以是任何合適的類(lèi)型(例如，電外科、微波等)并且可以包括多個(gè)連接器250-262，以適應(yīng)各種類(lèi)型的電外科器械(例如，電外科鉗子30等)。

發(fā)生器200包括用戶(hù)界面241，其具有用于向用戶(hù)提供各種輸出信息(例如，強(qiáng)度設(shè)置、治療完成指示器等)的一個(gè)或多個(gè)顯示屏幕或信息面板242、244、246。屏幕242、244、246中的每一個(gè)與對(duì)應(yīng)的連接器250-262相關(guān)聯(lián)。發(fā)生器200包括合適的輸入控件(例如，按鈕、激活器、開(kāi)關(guān)、觸摸屏等)，以用于控制發(fā)生器200。信息面板242、244、246的屏幕還被配置為顯示用于電外科器械(例如，電外科鉗子30等)的對(duì)應(yīng)菜單的觸摸屏。用戶(hù)然后通過(guò)簡(jiǎn)單地觸摸對(duì)應(yīng)的菜單選項(xiàng)調(diào)整輸入。

屏幕242控制單極輸出和連接到連接器250和252的設(shè)備。連接器250被配置為耦合到單極電外科器械(例如，電外科器械20)并且連接器252被配置為耦合到腳踏開(kāi)關(guān)(未示出)。腳踏開(kāi)關(guān)提供附加輸入(例如，復(fù)制發(fā)生器200的輸入)。屏幕244控制單極和雙極輸出和連接到連接器256和258的設(shè)備。連接器256被配置為耦合到其它單極器械。連接器258被配置為耦合到雙極器械(未示出)。

屏幕246控制由可插入到連接器260和262中的電外科鉗子30執(zhí)行的雙極密封手術(shù)。發(fā)生器200通過(guò)連接器260和262輸出適于密封由電外科鉗子30抓住的組織的能量。特別地，屏幕246輸出允許用戶(hù)輸入用戶(hù)定義的強(qiáng)度設(shè)置的用戶(hù)界面。用戶(hù)定義的設(shè)置可以是允許用戶(hù)調(diào)整諸如功率、電流、電壓、能量等一個(gè)或多個(gè)能量輸送參數(shù)或者諸如能量速率限制器、密封持續(xù)時(shí)間等密封參數(shù)的任何設(shè)置。用戶(hù)定義的設(shè)置被發(fā)送到控制器224，其中設(shè)置可以被保存在存儲(chǔ)器226中。在實(shí)施例中，強(qiáng)度設(shè)置可以是數(shù)值尺度，例如，從一到十或從一到五。在實(shí)施例中，強(qiáng)度設(shè)置可以與發(fā)生器200的輸出曲線相關(guān)聯(lián)。強(qiáng)度設(shè)置可以特定于被利用的每個(gè)電外科鉗子30，使得各種器械向用戶(hù)提供對(duì)應(yīng)于電外科鉗子30的特定強(qiáng)度尺度。

圖3示出了配置為輸出電外科能量的發(fā)生器200的示意性框圖。發(fā)生器200包括控制器224、電源227和射頻(RF)放大器228。電源227可以是連接到AC電源(例如，線電壓)的高壓DC電源，并且經(jīng)由引線227a和227b向RF放大器228提供高壓DC電力，其中RF放大器228然后將高壓DC電力轉(zhuǎn)換為治療能量(例如，電外科或微波)并且將能量輸送到有源端子230。能量經(jīng)由返回端子232返回到RF放大器228。有源端子230和返回端子232通過(guò)隔離變壓器229耦合到RF放大器228。RF放大器228被配置為在多種模式下操作，在此期間，發(fā)生器200輸出具有特定占空比、峰值電壓、波峰因數(shù)等的對(duì)應(yīng)的波形。可以預(yù)想，在其它實(shí)施例中，發(fā)生器200可以基于其它類(lèi)型合適的電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。RF放大器228可以是非諧振RF放大器。如本文所使用的，非諧振RF放大器表示在RF逆變器和負(fù)載之間沒(méi)有放置任何調(diào)諧組件(即，導(dǎo)體、電容器等)的放大器。

控制器224包括操作上連接到存儲(chǔ)器226的處理器225，其中存儲(chǔ)器226可以包括臨時(shí)類(lèi)型存儲(chǔ)器(例如，RAM)和/或非臨時(shí)類(lèi)型存儲(chǔ)器(例如，閃存介質(zhì)、盤(pán)介質(zhì)等)。處理器225包括操作上連接到電源227和/或RF放大器228，從而允許處理器225根據(jù)開(kāi)放和/或閉合控制環(huán)路方案控制發(fā)生器200的輸出的輸出端口。閉合環(huán)路控制方案是反饋控制環(huán)路，其中多個(gè)傳感器測(cè)量多種組織和能量屬性(例如，組織阻抗、組織溫度、輸出功率、電流和/或電壓等)，并且向控制器224提供反饋。控制器224然后控制分別調(diào)整DC和/或電源的電源227和/或RF放大器228。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，處理器225可以利用適于執(zhí)行本文描述的計(jì)算和/或指令集的任何邏輯處理器(例如，控制電路)替代，包括但不限于，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列、數(shù)字信號(hào)處理器及其組合。

根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的發(fā)生器200包括多個(gè)傳感器280，例如，RF電流傳感器280a和RF電壓傳感器280b。發(fā)生器200的各種組件，即，RF放大器228、RF電流傳感器280a和電壓傳感器280b，可以放置在印刷電路板(PCB)上。RF電流傳感器280a耦合到有源端子230并且提供由RF放大器228供給的RF電流的測(cè)量。RF電壓傳感器280b耦合到有源端子230和返回端子232并且提供由RF放大器228供給的RF電壓的測(cè)量。在實(shí)施例中，RF電流傳感器280a和電壓傳感器280b可以耦合到將有源和返回端子230和232分別互連到RF放大器228的有源引線228a和返回引線228b。

RF電流傳感器280a和電壓傳感器280b分別向控制器224提供感測(cè)到的RF電壓和電流信號(hào)，其中控制器224然后可以響應(yīng)于感測(cè)到的RF電壓和電流信號(hào)調(diào)整電源227和/或RF放大器228的輸出?？刂破?24也接收來(lái)自發(fā)生器200的輸入控件、器械20和/或電外科鉗子30的輸入信號(hào)?？刂破?24利用輸入信號(hào)調(diào)整由發(fā)生器200輸出的功率和/或在其上執(zhí)行其它控制功能。

參考圖4中示出的示意圖，發(fā)生器200包括DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器101、DC-AC升壓轉(zhuǎn)換器102、電感器103、變壓器104和控制器224。在實(shí)施例中，DC-AC升壓轉(zhuǎn)換器102是RF放大器228a、228b中的每一個(gè)的一部分。相應(yīng)地，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，本文下面只討論RF放大器228a、228b中的一個(gè)。在示例性實(shí)施例中，諸如電源227的DC電壓源Vg連接到DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器101。此外，電感器103在DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器101和DC-AC升壓轉(zhuǎn)換器102之間電耦合。DC-AC升壓轉(zhuǎn)換器102的輸出將功率發(fā)送到變壓器104的初級(jí)繞組，其穿過(guò)變壓器104的次級(jí)繞組到負(fù)載Z(例如，被處理的組織)。

DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器101包括開(kāi)關(guān)元件101a并且DC-AC升壓轉(zhuǎn)換器102包括以H-橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)布置的多個(gè)開(kāi)關(guān)元件102a-102d。在實(shí)施例中，DC-AC升壓轉(zhuǎn)換器102可以根據(jù)任何合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)配置，包括但不限于，半橋式、全橋式、推挽式等。合適的開(kāi)關(guān)元件包括電壓控制的器件，諸如晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)、其組合等。在示例性實(shí)施例中，控制器224分別與DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器101和DC-AC升壓轉(zhuǎn)換器102兩者，具體而言與開(kāi)關(guān)元件101a和102a-102d通信?？刂破?24被配置為將可以是脈寬調(diào)制信號(hào)的控制信號(hào)輸出到開(kāi)關(guān)元件101a和102a-102d，如在由Johnson等人于2013年12月4日提交的、標(biāo)題為CONSTANT POWER INVERTER WITH CREST FACTOR CONTROL、公開(kāi)為US 2014/0254221的共同未決申請(qǐng)中進(jìn)一步詳細(xì)描述的，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被結(jié)合于此。特別地，控制器224被配置為控制提供給DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器101的開(kāi)關(guān)元件101a的控制信號(hào)的占空比d₁和提供給DC-AC升壓轉(zhuǎn)換器102的開(kāi)關(guān)元件102a-102d的控制信號(hào)的占空比d₂。此外，控制器224被配置為測(cè)量發(fā)生器200的功率特性，并且至少部分地基于測(cè)得的功率特性控制發(fā)生器200。測(cè)得的功率特性的例子包括通過(guò)電感器103的電流和在DC-AC升壓轉(zhuǎn)換器102的輸出處的電壓。在示例性實(shí)施例中，控制器224通過(guò)基于電感器電流和用于每個(gè)循環(huán)的非線性載波控制電流的比較產(chǎn)生占空比d₁來(lái)控制降壓變換器101。

在實(shí)施例中，發(fā)生器200可以產(chǎn)生如在圖5A-圖6B中所示出的大致方形的電外科脈沖波形。根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的非諧振RF放大器228被配置為由于其非諧振拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生方波，而不是由RF放大器228中不存在的諧振網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的正弦波形。圖5A-圖6B的電外科脈沖波形根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例由發(fā)生器200的RF放大器228在不同的重復(fù)頻率和/或不同的脈寬頻率產(chǎn)生。

圖5A和圖5B兩者都示出了具有小于大約20kHz的低重復(fù)頻率的電外科脈沖波形。特別地，圖5A示出了單相電外科脈沖波形520和530，并且圖5B示出了雙相電外科脈沖波形560a-570b。由于單相電外科脈沖波形520和530包括DC分量，因此單相電外科脈沖波形520和530可以用來(lái)刺激肌肉和神經(jīng)或者充當(dāng)NMSA來(lái)在電外科手術(shù)期間識(shí)別和定位神經(jīng)和肌肉，并且雙相電外科脈沖波形560a-570b可以用來(lái)減少NMSA和NMBA的量。因此，單相電外科脈沖波形可以消除對(duì)NMSA的需要。

縱向軸505表示電壓的振幅并且橫向軸510表示時(shí)間。重復(fù)時(shí)間T_r指示電外科脈沖波形的一個(gè)完整循環(huán)的重復(fù)的持續(xù)時(shí)間。即，單相電外科脈沖波形520的一個(gè)循環(huán)包括一個(gè)脈沖并且雙相電外科脈沖波形的一個(gè)循環(huán)包括兩個(gè)脈沖560a和560b，其中一個(gè)脈沖(例如，脈沖560a)是向上的，而另一個(gè)(例如，脈沖560b)是向下的。重復(fù)頻率f_r是等效于重復(fù)時(shí)間T_r的頻率。脈寬周期T_w指示電外科脈沖波形為開(kāi)啟或保持電壓的持續(xù)時(shí)間，并且脈寬頻率f_w是等效于脈寬周期T_w的頻率。

電外科脈沖波形由發(fā)生器200根據(jù)控制信號(hào)d₁和d₂產(chǎn)生。控制信號(hào)d₁控制電外科脈沖波形的幅度。具體而言，控制信號(hào)d₁控制到轉(zhuǎn)換器101的PWM信號(hào)的占空比。因此，如果電外科脈沖波形的幅度低于預(yù)期，則控制信號(hào)d₁增大PWM信號(hào)的占空比。相反，如果電外科脈沖波形的幅度高于預(yù)期，則控制信號(hào)d₁減小PWM信號(hào)的占空比。

控制信號(hào)d₂控制PWM控制信號(hào)的占空比以及PWM控制信號(hào)的其它特性。在實(shí)施例中，控制信號(hào)d₂可以控制開(kāi)關(guān)102a-102d的切換頻率和每個(gè)開(kāi)關(guān)102a-102d保持其狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間。切換頻率與重復(fù)頻率f_r相關(guān)并且持續(xù)時(shí)間與脈寬周期T_w相關(guān)。

如在圖5A和圖5B中所示，重復(fù)頻率f_r小于大約20kHz并且脈寬周期T_w大于大約5微秒(μs)。與5μs的脈寬周期相關(guān)的頻率是200kHz。因此，電外科能量在小于大約20kHz的低頻率處出現(xiàn)得比在大約200kHz的高頻率處更多。

在期望定位或刺激神經(jīng)和肌肉期間的電外科手術(shù)期間，已經(jīng)采用了NMSA。由于肌肉或神經(jīng)在低頻處被刺激，因此肌肉和神經(jīng)也可以通過(guò)利用其中更多能量出現(xiàn)在低頻(例如，低于大約100kHz的頻率)處的單相或雙相電外科脈沖波形來(lái)識(shí)別或刺激。以這種方式，單相電外科脈沖波形可以消除對(duì)用單獨(dú)的NMSA來(lái)定位神經(jīng)或刺激肌肉的需要，因?yàn)閱蜗嚯娡饪泼}沖波形具有DC分量，并且雙相電外科脈沖波形可以用來(lái)減少NMSA和NMBA的量。

圖6A和圖6B示出了在大于大約100kHz的頻率處具有更多能量的電外科脈沖波形，其避免了肌肉和神經(jīng)刺激；從而減少了對(duì)NMBA的需要。圖6A示出了單相電外科脈沖波形620并且圖6B示出了雙相電外科脈沖波形660a-660b。在圖6A和6B兩者中，重復(fù)頻率f_r大于大約100kHz并且脈寬周期T_w小于大約1μs。脈寬周期是向上和向下脈沖的完全循環(huán)的周期。在實(shí)施例中，重復(fù)頻率f_r可以從大約100kHz到大約500kHz，并且脈寬周期T_w可以被調(diào)整為從大約0.2μs到大約2μs，使得在其能譜中的最高振幅峰值出現(xiàn)在頻域中從大約500kHz到大約5MHz。

電外科能量出現(xiàn)在大于大約100kHz的重復(fù)頻率f_r處，并且因此電外科脈沖波形不引起神經(jīng)和/或肌肉刺激。雙相電外科脈沖波形可以充當(dāng)中斷肌肉和神經(jīng)元之間的通信的中斷信號(hào)，使得對(duì)NMBA的需要被減少。

在實(shí)施例中，脈寬周期T_w可以被調(diào)整以提供足夠的能量來(lái)獲得期望的治療效果或用途。此外，轉(zhuǎn)換器101和逆變器102被控制，以在期望的頻率提供足夠能量的電外科波形。

圖7示出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例的說(shuō)明用于控制圖1的電外科發(fā)生器200的方法700的流程圖。方法700可以在電外科發(fā)生器200的軟件和/或硬件中體現(xiàn)。在實(shí)施例中，控制器224被配置為根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容控制電外科發(fā)生器200的操作和電外科波形的產(chǎn)生。在還有的實(shí)施例中，軟件可以包括存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器224中并且可由微處理器225執(zhí)行的指令。

方法700開(kāi)始于步驟710，其中以第一占空比操作轉(zhuǎn)換器101的至少一個(gè)開(kāi)關(guān)元件來(lái)輸出DC波形，并且轉(zhuǎn)換器101基于第一占空比產(chǎn)生具有期望幅度的DC功率。在步驟720中，DC波形的振幅被測(cè)量，并且在步驟730中，發(fā)生器200確定測(cè)得的振幅是否在預(yù)定的范圍之內(nèi)。

在實(shí)施例中，測(cè)得的振幅可以是基于電外科操作的模式(例如，分別為恒定電壓限制模式、恒定電流限制模式、恒定功率模式)的電流、電壓或功率的振幅。在另一種實(shí)施例中，電外科操作的模式可以確定預(yù)定范圍。在還有的實(shí)施例中，用于恒定電壓限制模式的預(yù)定范圍可以具有與用于恒定電流限制模式的預(yù)定范圍不同的幅度。

當(dāng)在步驟730中確定測(cè)得的振幅不在預(yù)定范圍之內(nèi)時(shí)，用于轉(zhuǎn)換器101的第一占空比在步驟740中被調(diào)整。在實(shí)施例中，當(dāng)測(cè)得的振幅高于預(yù)定范圍時(shí)，占空比被降低，使得測(cè)得的振幅被相應(yīng)地降低。相反，當(dāng)測(cè)得的振幅低于預(yù)定范圍時(shí)，占空比被升高，使得測(cè)得的振幅被相應(yīng)地增加。

當(dāng)在步驟730中確定測(cè)得的振幅在預(yù)定范圍之內(nèi)時(shí)，在步驟750中以第二占空比操作逆變器102的至少一個(gè)第二開(kāi)關(guān)元件，以將DC波形轉(zhuǎn)換為電外科脈沖波形。電外科脈沖波形的能量在若干個(gè)頻率處分布，這可以通過(guò)重復(fù)速率和脈寬頻率來(lái)控制或調(diào)整。在實(shí)施例中，控制信號(hào)(例如，PWM信號(hào))可以用來(lái)調(diào)整電外科脈沖波形的重復(fù)頻率和脈寬頻率，以獲得如以上關(guān)于圖5A-6B所描述的期望的波形。

在步驟760中，確定電外科脈沖波形的重復(fù)頻率是否小于第一閾值。如在圖6A和6B中所示，重復(fù)頻率可以大于大約100kHz，使得電外科脈沖波形可以不刺激肌肉和/或神經(jīng)。當(dāng)重復(fù)頻率小于第一閾值時(shí)，PWM信號(hào)被調(diào)整，使得重復(fù)頻率高于步驟790的第一閾值。

當(dāng)確定重復(fù)頻率高于步驟760中的第一閾值時(shí)，還在步驟770確定電外科脈沖波形是否是雙相的。

如在步驟770中，在當(dāng)電外科脈沖波形被確定為是雙相的情況下，還如在步驟780中確定脈寬周期是否低于第二閾值。脈寬周期可以指示足夠的電外科能量被提供用于操作的電外科模式。具體而言，脈寬周期越低，利用每個(gè)電外科脈沖波形輸送的電外科能量越低。在實(shí)施例中，等效于脈寬周期的頻率被調(diào)整為大于重復(fù)頻率，并且同樣，等效于第二閾值的頻率被編程為大于第一閾值。在實(shí)施例中，重復(fù)頻率可以從大約100kHz到大約500kHz，并且脈寬周期可以被調(diào)整，使得在其能譜中的最高振幅峰值出現(xiàn)在頻域中從大約500kHz到大約5MHz。

當(dāng)在步驟780確定脈寬周期大于第二閾值時(shí)，PWM信號(hào)在步驟790被調(diào)整，使得脈寬周期變得小于或等于第二閾值。以這種方式，PWM信號(hào)通過(guò)執(zhí)行步驟760-790進(jìn)行調(diào)整，直到重復(fù)頻率高于第一閾值并且脈寬周期小于第二閾值。

通過(guò)增加重復(fù)頻率和/或減小脈寬周期，電外科波形的占空比被降低。相反，通過(guò)減小重復(fù)頻率和/或增加脈寬周期，電外科波形的占空比被增加。

當(dāng)在步驟780中確定脈寬周期小于第二閾值時(shí)，方法700結(jié)束。以這種方式，電外科脈沖波形可以引起肌肉和神經(jīng)的刺激，以便減少NMSA的量，并且可以通過(guò)控制電外科脈沖波形的頻率減少NMSA或NMBA的量。

雖然已經(jīng)在附圖中示出和/或在本文描述了本公開(kāi)內(nèi)容的幾種實(shí)施例，但是本公開(kāi)內(nèi)容不是要限定于此，因?yàn)楸竟_(kāi)內(nèi)容旨在范圍上如本領(lǐng)域?qū)⒃试S的一樣廣泛而且本說(shuō)明書(shū)要照此理解。因此，以上描述不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是限制，而僅僅作為特定實(shí)施例的示例。在所附權(quán)利要求的范圍與精神內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將可以構(gòu)想其它的修改。