CN111836597A - 用于骨横切的超声外科手术*** - Google Patents
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Abstract
一种用于横切骨组织的外科手术***，包括超声波形发生器、控制单元、包括机电换能器和超声刀片的超声仪器组件以及机器人***。该超声仪器组件连接到机械臂。本外科手术***被构造成使得机械臂在切割操作期间使超声刀片以恒定的向前进给速率移动穿过骨骼，并且使得向前运动减小，并且优选地，当每单位时间的负载下降或施加功率(由拾取器或传感器监测)减小时，该向前运动将自动停止。
Description
背景技术
本发明涉及一种超声外科手术***，其在横切脊椎骨组织时特别有用。本发明还涉及相关的外科手术方法。
在过去的30年中，人们已经发明了用于在手术中切除或切割组织的数种超声工具。Wuchinich等人的美国专利号为4,223,676的美国专利和Idemoto等人的美国专利号为5,188,1020的美国专利便公开了这样的设备。
超声外科手术设备通常分为两类。一类是钝头空心探针，其在频率为20kc至100kc之间振动，振幅最高达300微米或以上。这样的设备通过以下手段来切除组织，包括：产生会使细胞破裂并瓦解的空化气泡、组织压缩和松弛应力(有时称为手提钻效应(jackhammereffect))或其他力(例如组织基质中的气泡微束力)。达成的效果是使组织变得液化并分离。然后，使用冲洗液将其乳化。接着，将所得乳液从该部位抽出。通过在不需要的肿瘤周围和下方施加能量以将其与周围结构分离，可以对组织实行大块切除操作。再接着，外科医生将使用镊子等常用工具将该组织提出。
第二类超声设备是使用锋利的刀片而不是钝头空心探针。切割的操作如下。这类锋利超声刀片为美国专利号为6,379,371的美国专利所公开的主题。如其中所公开的，刀片在其远端部分呈半圆形，且具有平行于纵向轴线的两个笔直的侧面，并且侧面延伸回到与振动探针接触的肩部。所示的公螺纹与探针(或换能器)的母螺纹插座相配合，以使探针和刀片尖端肩部紧密接触。当两者扭在一起时，它们形成一个单一共振体，该单一共振体将与换能器和发生器的组合一起振动。刀片的远端将以一振幅振动，该振幅是由探针/尖端几何形状的机械增益以及由换能器-发生器组合提供的输入振幅来设定的。该动作将为所述组织提供切割作用。
美国专利号为6,379,371的美国专利所公开的刀片则应用在外科手术领域中，用于切割或切除骨骼或类似硬组织。该刀片在切割硬组织时更有效。软组织则会从刀片弹开。夹在刀片和硬表面之间的软组织(即脊髓)可能会受到损害。在精细手术中，例如鼻窦提升手术或颅骨切开术，其目的是在颅骨前部切开一个小孔以暴露鼻窦组织或大脑，但并不直接在骨结构下方切开膜，这点差别对于硬组织和软组织是很重要的。在脊椎手术和脑外科手术中，这同样也很重要，因为在这种手术中，必须在切开骨组织的同时最小化对骨下的软组织(诸如硬脑膜)造成的损害。在早期的体外测试中发现，如果刀片快速刺入骨皮质，将可能会刺穿或撕裂膜。尽管经过一些实践，合格的外科医生能够熟练地掌握该技术，但是学习难度非常大。
于2014年3月14日提交的美国专利申请号为14/211,586的美国专利申请公开了一种利用超声外科手术器械的外科手术方法，该超声外科手术器械的刀片沿切割边缘的厚度在大约0.0005英寸至大约0.020英寸之间。该方法包括：将刀片手动地***患者的骨组织中，并在***过程中使用超声波振动该刀片。该过程是非常紧急的，由于刀片的最远端部分位于患者体内，因此在***刀片期间，外科医生无法看到刀片的至少最远端部分。外科医生在通过触觉感受到刀片前进的阻力发生改变(表明与软组织发生接触)后，将手动终止刀片的***。尽管该技术更易于掌握，但仍需要具有确保安全性和有效性的改进的手术方法。特别是在脊柱外科手术中，避免对脊柱内的脊髓造成损害是非常重要的。
发明目的
本发明的目的是提供一种外科手术***，用于在非常重要的结构(例如脊柱)的附近横切骨组织。
更具体地，本发明的目的是提供一种外科手术***，其能够选择性地横切骨组织，并同时最小化(优选地，消除)对附近的敏感软组织造成创伤的风险。
通过附图及其描述，本发明的这些和其他目的对于本领域技术人员将是显而易见的。尽管每个目的将通过本发明的至少一个实施例实现，但是无需必须满足每个目的的实施例。
发明内容
本发明涉及一种外科手术***，用于在非常重要的结构(例如脊柱)的附近横切骨组织。该***具有：作为主要部件或子***的超声波形发生器、控制单元、包括机电换能器和超声刀片的超声仪器组件以及机器人***。该超声仪器组件固定在机械臂上。为了确保安全操作，在穿透点处，即刀片刚刚穿透被切开的骨头的远端时，仪器的穿透速率不应突然增加。根据本发明，该外科手术***配置成使得机械臂能够在切割操作期间以恒定的前进进给速率移动超声刀片穿过骨骼，当每单位时间的负载下降或施加功率(由拾取器(pickup)或传感器监控)减小时，该向前移动将被减小，并且优选地，将自动停止。替代地或附加地，经由波形发生器施加到换能器的功率可以被缩减或中断。
进给速率的恒定通过机械臂的伺服控制来维持。负载变化拾取器是基于超声功率施加组件(控制单元、波形发生器、换能器)的反馈回路，更准确地说，是基于随负载变化的驱动电压。为了保持恒定的运动振幅，超声控制器将保持恒定的运动电流和相位角，同时根据负载的上升和下降来交替地增加和减少超声电压。在穿透点处，与负载减少相关的电压降将用作伺服控制的输入，以停止伺服驱动的运动。另外，超声波形发生器的功率输出可以至少被大幅减小或中断。
根据本发明，外科手术***包括骨切割刀片、超声机电换能器、机械臂、控制处理器和电波形发生器。该骨切割刀片具有切割边缘，并且被配置为用于传输超声振动能量，且可操作地连接至超声机电换能器，并且被安装至机械臂。控制处理器可操作地连接到机械臂。该控制处理器可操作地连接到机械臂，并且部分地被配置为控制机械臂的运动，使得机械臂能够在切割操作期间能够以恒定或均匀的速率移动骨切割刀片使其穿过骨组织。该电波形发生器可操作地连接至超声机电换能器，以对其进行激励，从而利用超声机械波形能量为骨切割刀片供能。该处理器可操作地连接到电波形发生器，并被配置为监测超声波机电换能器上的负载。该处理器进一步被配置为在感测到负载或施加功率减小时采取控制动作，该控制动作选自以下项组成的组：诱导机械臂停止骨切割刀片的运动、以及至少大幅减少波形发生器的波形能量输出。
一种相关的手术方法包括：提供可操作地连接至超声机电换能器的超声骨切割刀片；将该超声骨切割刀片和超声机电换能器安装到机械臂，并在外科手术切割操作过程中，通过多个伺服机构来驱动该机械臂，以使超声骨切割刀片以恒定或均匀的速率穿过骨组织。该方法还包括：在外科手术切割操作期间操作电波形发生器以激励该超声机电换能器，从而使超声骨切割刀片以超声频率振动。对电波形发生器进行的操作包括：调节其功率输出使超声骨切割刀片的振动幅度保持恒定。此外，该方法包括：自动监测电波形发生器的负载或功率输出，并且在感测到负载或施加功率减小时，操作伺服机构以致动机械臂，从而停止超声骨切割刀片的运动，并且可选地至少大幅降低波形发生器的波形能量输出。
根据本发明的一种外科手术***，其用于在非常重要的结构的附近横切骨组织，该***包括：超声波形发生器、可操作地连接到该超声波形发生器的控制单元以及包括机电换能器和超声刀片的超声仪器组件。该超声波形发生器可操作地连接到换能器以对其进行激励。该***还包括机器人子***，该机器人子***包括伺服机构、以及可通过该伺服机构移动的机械臂。负载传感器或拾取器组件可操作地连接至机电换能器并包括在超声波形发生器中，该负载传感器或拾取器组件可操作地连接至控制单元。该超声仪器组件被附接到机械臂，且控制单元可操作地连接到伺服机构并且被配置为用于致动机械臂，以便在切割操作期间以恒定的向前进给速率移动超声刀片穿过骨组织。该控制单元还被配置为响应于由负载传感器或拾取器组件检测到的每单位时间的负载下降或施加功率减小来操作该伺服机构，以至少自动地减少超声刀片穿过骨组织的向前运动。可选地，该控制单元进一步被配置为响应于由负载传感器或拾取器组件检测到的每单位时间的负载下降或施加功率减小，以至少自动地大幅减小超声信号发生器的功率输出。
一种用于在非常重要的结构附近横切骨组织的相关外科手术方法包括：操作超声波形发生器以输出预选频率的超声波形信号；将该超声波形信号馈送到包括超声刀片的超声仪器组件中的机电换能器；在包括超声刀片的超声仪器组件中产生超声驻波；以及，控制机器人子***，该机器人子***包括伺服机构和可通过该伺服机构移动的机械臂，以在切割操作期间使超声刀片以恒定的向前进给速率移动穿过骨组织，其中超声仪器组件安装在机械臂上。响应于由负载传感器或拾取器组件检测到的负载下降或施加功率减小，该机器人子***将被控制使超声刀片终止其在骨组织中的向前运动。
根据本发明的另一个特征，操作超声波形发生器包括：调节其功率输出以将超声刀片的振动幅度保持恒定。优选地，这是通过在将运动电流和相位角保持恒定的同时对超声波形发生器的功率输出的电压进行调节来实现的。
优选地，控制机器人子***包括：操作可操作地连接到伺服机构的控制单元的数字处理器。
响应于由负载传感器或拾取器组件检测到的负载下降或施加功率的减小，该超声波形发生器可以被控制以至少大幅地自动减小其功率输出。控制机器人子***以减小超声波形发生器的功率输出可以包括：操作可操作地连接到机器人子***的控制单元的数字处理器。
附图说明
唯一附图示出了根据本发明的外科手术***的框图。
具体实施方式
一种用于在非常重要的结构(例如脊柱)的附近横切骨组织的外科手术***，其包括：作为主要部件或子***的超声波形发生器10、以数字处理器12形式呈现的控制单元、包括机电换能器16和超声刀片18的超声仪器组件14、以及机器人***20。该超声仪器组件14连接到***20的机械臂22上。刀片18作为探针或工具24的组成部分或整体部分，包括用于将探针或工具耦接到机电换能器16的刀柄和螺钉连接器(均未单独显示)。
为了确保外科手术***的操作安全，刀片18的穿透速率在穿透点，即刀片18刚刚穿透被切开的骨头的远端时，不应突然激增。该外科手术***被构造成使得机械臂22在切割操作期间以恒定的向前进给速率移动超声刀片18穿过骨骼。数字处理器或控制单元12连接到多个平移伺服机构26a、26b、26c和多个旋转伺服机构28a、28b、28c，它们实现了控制仪器所必需的自由度。数字处理器或控制单元12减少刀片18穿过骨组织在预先选定的手术位点处的向前运动，并且优选地，在由拾取器或负载传感器30检测到的每单位时间的负载下降或施加功率减小时，自动停止刀片的向前运动。替代地或附加地，由波形发生器10施加至换能器16的功率可以被减少或中断。负载传感器30可以是波形生成子***32的一部分，实际上包括为波形发生器10的一部分。数字处理器12的波形生成控制部分以及波形生成子***32可以采用美国专利号为8,659,208的美国专利以及专利号为9,070,856的美国专利中公开的形式，其公开内容通过引用结合于此。
响应于由数字处理器或控制单元12对伺服机构26a、26b、26c和28a、28b、28c的选择性激活，机械臂22将使得刀片18的进给速率保持恒定。经由负载传感器30检测到的负载变化拾取器是在超声功率施加组件(控制单元12、波形发生器10、换能器6)的反馈回路中实现的，更准确地说，是基于随负载变化而变化的驱动电压来实现的。参见美国专利号为8,659,208的美国专利和美国专利号为9,070,856的美国专利。为了保持恒定的运动幅度，超声控制器将保持恒定的运动电流和相位角，同时根据负载的上升和下降交替地增加和减少超声电压。在穿透点处，与负载减小相关的电压降将用作伺服控制件(数字处理器12)的输入，以停止或中断伺服机构26a、26b、26c和28a、28b、28c的运行。另外，超声波形发生器10的功率输出可以至少大幅被减小或中断。
骨切割刀片18在其远端形成有切割边缘34，并且可以采用美国专利号为6,379,371的美国专利和美国专利号为6,443,969的美国专利中公开的形式。刀片18被配置用于传输超声振动能量，更具体地，其尺寸被设计为与探针18和换能器16一起携带一超声驻波，该超声驻波的期望频率例如为22.5KHz。如上所述，控制单元或处理器12可操作地连接至机械臂22，并且部分地配置为用于控制机械臂22的运动，从而机械臂能够在切割操作期间控制骨切割刀片18以恒定或均匀的速率(速度)穿过骨组织。电或超声波形发生器10可操作地连接至超声机电换能器16，以对其进行激励，从而使骨切割刀片18以预选(设计)的超声频率振动。处理器12可操作地连接到电波形发生器，并被配置为监测超声机电变换器16上的负载。该处理器12进一步被配置为在感测到负载或施加功率(经由来自负载传感器30的输入)减少时采取控制动作，该控制动作包括：诱导机械臂22停止骨切割刀片18的运动、和/或至少大幅减少超声机电换能器16的波形能量输出。
一种利用所示外科手术***的相关外科手术方法通常包括：将超声骨切割刀片18和超声机电换能器16安装到机械臂22上，并通过伺服机构26a、26b、26c和28a、28b、28c致动该机械臂移动。在外科手术切割操作过程中，切割刀片以恒定或均匀的速率穿过骨组织。在外科手术切割操作期间，操作电波形发生器10以使机电换能器16通电以使刀片18以超声频率(例如22.5kHz)振动。操作该波形发生器10包括：调节其功率输出以使得超声骨切割刀片振动幅度保持恒定，如美国专利号为8,659,208的美国专利和美国专利号为9,070,856的美国专利所示。该方法包括：自动监测波形发生器10的负载或功率输出，并且在感测到负载下降或施加功率减小时，操作伺服机构26a、26b、26c和28a、28b，以致动机械臂22使得刀片18停止运动，可选地至少大幅减少波形发生器10的波形能量输出。
操作电或超声波形发生器10包括：调节其功率输出以维持超声刀片18的恒定振动幅度。优选地，这是通过在将运动电流和相位角保持恒定的同时对超声波形发生器10的功率输出的电压进行调节来实现的。参见美国专利专利号为8,659,208的美国专利和专利号为9,070,856的美国专利。
尽管已经根据特定实施例和应用描述了本发明，但是根据该教导，本领域的普通技术人员可以建立其他实施例和修改，而不背离或超出本发明要求保护的范围的精神。因此，应理解，本文的附图和描述是通过举例的方式提供的，以促进对本发明的理解，并且不应解释为限制本发明的范围。
Claims (13)
1.一种外科手术***，包括：
具有切割边缘的骨切割刀片，所述骨切割刀片构造成用于传输超声振动能量；
超声机电换能器，所述骨切割刀片可操作地连接到所述超声机电换能器；
机械臂，所述骨切割刀片安装到所述机械臂；
可操作地连接到所述机械臂的控制处理器，所述处理器部分地配置为控制所述机械臂的运动，使得所述机械臂在切割操作期间能够使所述骨切割刀片以恒定或均匀的速率移动穿过过骨组织；以及
电波形发生器，所述电波形发生器可操作地连接到所述超声机电换能器，以对其进行激励，从而利用超声机械波形能量为所述骨切割刀片供能；
所述处理器可操作地连接到所述电波形发生器，并配置为监测所述超声机电换能器的负载；
所述处理器进一步被配置为在感测到负载下降或施加功率减小时采取控制动作，所述控制动作选自以下以下项组成的组：诱导所述机械臂停止所述骨切割刀片的移动、以及至少大幅减少所述电波形发生器的波形能量输出。
2.一种用于在非常重要的结构附近横切骨组织的外科手术***，包括：
超声波形发生器；
控制单元，所述控制单元可操作地连接到所述超声波形发生器；
超声仪器组件，其包括机电换能器和超声刀片，所述超声波形发生器可操作地连接到所述换能器以对其进行激励；以及
机器人子***，其包括伺服机构和可通过所述伺服机构移动的机械臂，其中：
负载传感器或拾取器组件可操作地连接所述机电换能器并包括在所述超声波形发生器中，所述负载传感器或拾取器组件可操作地连接至所述控制单元；
所述超声仪器组件附接到所述机械臂；
所述控制单元可操作地连接到所述伺服机构，并且配置为致动所述机械臂，使得在切割操作期间能够以恒定的前进进给速率移动所述超声刀片使其穿过骨组织；
所述控制单元进一步配置为响应于由所述负载传感器或拾取器组件检测到的每单位时间的负载下降或施加的功率减小而操作所述伺服机构，以至少自动地减少所述超声刀片穿过骨组织的向前移动。
3.一种用于在非常重要的结构附近横切骨组织的外科手术***，包括：
超声波形发生器；
控制单元，所述控制单元可操作地连接到所述超声波形发生器；
超声仪器组件，其包括机电换能器和超声刀片，所述超声波形发生器可操作地连接到所述换能器以对其进行激励；以及
机器人子***，其包括伺服机构和可通过所述伺服机构移动的机械臂，其中：
负载传感器或拾取器组件可操作地连接到所述机电换能器并包括在所述超声波形发生器中，所述负载传感器或拾取器组件可操作地连接到所述控制单元；
所述超声仪器组件附接到所述机械臂；
所述控制单元可操作地连接到所述伺服机构，并且配置为致动所述机械臂，以便在切割操作期间能够以恒定的前进进给速率移动所述超声刀片使其穿过骨组织；
所述控制单元进一步配置为响应于由所述负载传感器或拾取器组件检测到的每单位时间的负载下降或施加的功率减小而操作所述伺服机构，以至少大幅地自动减小所述超声信号发生器的功率输出。
4.一种外科手术方法，包括：
提供可操作地连接到超声机电换能器的超声骨切割刀片；
将所述超声骨切割刀片和所述超声机电换能器安装到机械臂；
在外科手术切割操作期间，通过多个伺服机构来致动所述机械臂，以使所述超声骨切割刀片以恒定或均匀的速率穿过骨组织；
在所述外科手术切割操作期间，操作电波形发生器以激励所述超声机电换能器，从而使所述超声骨切割刀片以超声频率振动，对所述电波形发生器进行的操作包括调节其功率输出使所述超声骨切割刀片的振动幅度保持恒定；
自动监测所述电波形发生器的负载或功率输出；以及
在感测到负载下降或施加的功率减小时，采取控制动作，所述控制动作包括以下项组成的组：操作所述伺服机构以致动所述机械臂使得所述超声骨切割刀片停止移动、以及至少大幅降低所述电波形发生器的波形能量输出。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，调节所述电波形发生器的功率输出以将所述超声刀片的振动幅度保持恒定包括：在保持运动电流和相角恒定的同时调节功率输出的电压。
6.一种用于在非常重要的结构附近横切骨组织的手术方法，包括：
操作超声波形发生器以输出预选频率的超声波形信号；
将所述超声波形信号馈送到包括超声刀片的超声仪器组件中的机电换能器；
在包括所述超声刀片的所述超声仪器组件中产生超声驻波；
控制机械手子***，以在切割操作期间使所述超声刀片以恒定的前进进给速率移动穿过骨组织，其中所述机械手子***包括伺服机构和可通过所述伺服机构移动的机械臂，所述超声仪器组件安装到所述机械臂；以及
响应于经由负载传感器或拾取器组件检测到的负载下降或施加的功率减小，控制所述机器人子***以终止所述超声刀片在骨组织中的向前运动。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，操作所述超声波形发生器包括：调节其功率输出以维持所述超声刀片的恒定振动幅度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，调节所述电波形发生器的功率输出以保持所述超声刀片的恒定振动幅度包括：在保持运动电流和相角恒定的同时调节功率输出的电压。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，控制所述机器人子***包括：操作控制单元的数字处理器，所述控制单元可操作地连接至所述伺服机构。
10.一种用于在非常重要的结构附近横切骨组织的手术方法，包括：
操作超声波形发生器以输出预选频率的超声波形信号；
将所述超声波形信号馈送到包括超声刀片的超声仪器组件中的机电换能器；
在包括所述超声刀片的所述超声仪器组件中产生超声驻波；
控制机械手子***，以在切割操作期间使所述超声刀片以恒定的前进进给速率移动穿过骨组织，其中所述机械手子***包括伺服机构和可通过所述伺服机构移动的机械臂，所述超声仪器组件安装到所述机械臂；以及
响应于经由负载传感器或拾取器组件检测到的负载下降或施加功率减小，控制所述超声波形发生器至少自动地大幅减小其功率输出。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，操作所述超声波形发生器包括：调节其功率输出以维持所述超声刀片的恒定振动幅度。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，调节所述电波形发生器的功率输出以保持所述超声刀片的恒定振动幅度包括：在保持运动电流和相角恒定的同时调节功率输出的电压。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，控制所述机器人子***包括：操作控制单元的数字处理器，所述控制单元可操作地连接至所述机器人子***；控制所述超声波形发生器包括对所述数字处理器进行操作。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115227341A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-10-25 | 江苏邦士医疗科技有限公司 | 一种超声及等离子双输出外科手术*** |
| CN115252059A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-11-01 | 江苏邦士医疗科技有限公司 | 一种超声外科手术*** |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113433222A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-09-24 | 中国石油大学(华东) | 天然气水合物地层层内加固评价装置及方法 |
| CN115844498A (zh) * | 2022-04-19 | 2023-03-28 | 厚凯(北京)医疗科技有限公司 | 超声手术器械的控制方法、手术设备、可读存储介质 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0732082A2 (en) * | 1995-02-16 | 1996-09-18 | Hitachi, Ltd. | Remote surgery support system |
| JP2003275223A (ja) * | 2003-04-21 | 2003-09-30 | Olympus Optical Co Ltd | 手術装置 |
| US20030204199A1 (en) * | 2002-04-30 | 2003-10-30 | Novak Theodore A. D. | Device and method for ultrasonic tissue excision with tissue selectivity |
| US20030208296A1 (en) * | 2002-05-03 | 2003-11-06 | Carnegie Mellon University | Methods and systems to control a shaping tool |
| US20070083209A1 (en) * | 2005-09-23 | 2007-04-12 | Synvasive Technology | Transverse acting surgical saw blade |
| US20100125292A1 (en) * | 2008-11-20 | 2010-05-20 | Wiener Eitan T | Ultrasonic surgical system |
| US20110092972A1 (en) * | 2009-10-21 | 2011-04-21 | Tyco Healthcare Group Lp | Methods for Ultrasonic Tissue Sensing and Feedback |
| US20140188111A1 (en) * | 2012-12-31 | 2014-07-03 | Paul Joseph Weber | Methods, apparatus, and systems for tissue dissection and modification |
| US20150366629A1 (en) * | 2012-08-03 | 2015-12-24 | Stryker Corporation | Surgical Manipulator Having a Feed Rate Calculator |
| CN105705105A (zh) * | 2013-09-30 | 2016-06-22 | 米松尼克斯股份有限公司 | 功率减小的超声手术设备 |
| US20160325121A1 (en) * | 2014-07-24 | 2016-11-10 | Olympus Corporation | Ultrasonic treatment system, energy source unit, and actuation method of energy source unit |
| US20160354100A1 (en) * | 2015-06-08 | 2016-12-08 | Misonix, Incorporated | Ultrasonic surgical apparatus and associated method |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6666860B1 (en) * | 1999-08-24 | 2003-12-23 | Olympus Optical Co., Ltd. | Electric treatment system |
| US7431704B2 (en) * | 2006-06-07 | 2008-10-07 | Bacoustics, Llc | Apparatus and method for the treatment of tissue with ultrasound energy by direct contact |
| US20080194999A1 (en) * | 2007-02-09 | 2008-08-14 | Norihiro Yamaha | Ultrasonic treatment apparatus and treatment method |
| US10076349B2 (en) * | 2013-03-15 | 2018-09-18 | Misonix, Inc. | Ultrasonic surgical drill and associated surgical method |
-
2019
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-
2020
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Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0732082A2 (en) * | 1995-02-16 | 1996-09-18 | Hitachi, Ltd. | Remote surgery support system |
| US20030204199A1 (en) * | 2002-04-30 | 2003-10-30 | Novak Theodore A. D. | Device and method for ultrasonic tissue excision with tissue selectivity |
| US20030208296A1 (en) * | 2002-05-03 | 2003-11-06 | Carnegie Mellon University | Methods and systems to control a shaping tool |
| JP2003275223A (ja) * | 2003-04-21 | 2003-09-30 | Olympus Optical Co Ltd | 手術装置 |
| US20070083209A1 (en) * | 2005-09-23 | 2007-04-12 | Synvasive Technology | Transverse acting surgical saw blade |
| US20100125292A1 (en) * | 2008-11-20 | 2010-05-20 | Wiener Eitan T | Ultrasonic surgical system |
| US20110092972A1 (en) * | 2009-10-21 | 2011-04-21 | Tyco Healthcare Group Lp | Methods for Ultrasonic Tissue Sensing and Feedback |
| US20150366629A1 (en) * | 2012-08-03 | 2015-12-24 | Stryker Corporation | Surgical Manipulator Having a Feed Rate Calculator |
| US20140188111A1 (en) * | 2012-12-31 | 2014-07-03 | Paul Joseph Weber | Methods, apparatus, and systems for tissue dissection and modification |
| CN105705105A (zh) * | 2013-09-30 | 2016-06-22 | 米松尼克斯股份有限公司 | 功率减小的超声手术设备 |
| US20160325121A1 (en) * | 2014-07-24 | 2016-11-10 | Olympus Corporation | Ultrasonic treatment system, energy source unit, and actuation method of energy source unit |
| US20160354100A1 (en) * | 2015-06-08 | 2016-12-08 | Misonix, Incorporated | Ultrasonic surgical apparatus and associated method |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115252059A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-11-01 | 江苏邦士医疗科技有限公司 | 一种超声外科手术*** |
| CN115252059B (zh) * | 2022-05-25 | 2024-02-27 | 邦士医疗科技股份有限公司 | 一种超声外科手术*** |
| CN115227341A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-10-25 | 江苏邦士医疗科技有限公司 | 一种超声及等离子双输出外科手术*** |
| CN115227341B (zh) * | 2022-06-17 | 2024-04-19 | 邦士医疗科技股份有限公司 | 一种超声及等离子双输出外科手术*** |
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