声音和振动发生器以及用于声音和振动分析的系统和方法与流程

本公开总体上涉及声音和振动分析，更具体地涉及在外科手术期间对材料的处理进行的声音和振动分析。

背景技术：

1、在骨骼切割外科手术中，敏感组织(通常是软组织)可能会受损或受伤。当切割工具穿入骨骼的另一侧的空间或骨通道和腔内时，会发生危险情况(称为穿透事件)。在这些情况下，由于视觉受限，外科医生不了解情况，可能无法及时做出反应以避免与软组织和敏感组织接触并损伤软组织和敏感组织。

2、最近，在利用声音和骨骼振动的处理方面已经取得了进展。这种方法的技术挑战是，传统的外科手术设备(例如骨钻和锯)最初的设计和不断开发都是为了产生最小的振动和声音的方式去除骨骼，或者已经尝试弱化振动作为干扰因素。此外，骨骼处理产生的信号是瞬时的，并且取决于多种因素。

3、切割骨骼会产生振动，从而产生声学信号和振动信号，这些信号可用于表征骨骼类型和穿透检测。众所周知，在外科手术期间，声音和振动是不可控的，因此对外科手术期间的硬组织处理进行的声音分析是不精确的。

4、因此，需要可控的、安全的和精确的技术来防止在外科手术期间损伤软组织、敏感组织和不需要的组织。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种系统和方法，以防止对骨骼下方或者通道和腔(诸如血管、神经和鼻窦)内的软组织或敏感组织造成损伤。

2、本公开的目的通过在所参照的所附独立权利要求中限定的用于在外科手术期间对材料进行声音和振动分析的声音和振动发生器以及方法。有利特征在所附从属权利要求中阐述。

3、处理骨骼会产生振动，从而产生声学信号，该声学信号可用于表征骨骼类型和穿透检测。本公开的目的是提供用于预测和/或检测骨骼切割期间的穿透(breakthrough)事件的解决方案。此外，根据本公开的系统和方法可用于对骨骼层进行分类，例如以区分松质骨和皮质骨。根据本公开的机械声音和振动发生器是用于信号处理以确定外科手术设备的位置的附加信号源。

4、本公开的另外的优点是，可以处理骨骼的振动响应以评估骨骼的状况和骨骼的其他特性，例如密度、硬度和厚度。

5、在硬组织的处理期间，处理装置穿过骨骼的一个区域或层并进入骨骼的相邻区域或层或进入软组织。为了防止对硬组织和软组织造成不必要的损害，有必要知道何时停止钻孔。这需要确定处理装置在硬组织中的位置。因此，本公开提供了一种令人惊喜的有效解决方案，该解决方案用于以可控方式生成声音和振动信号，所述声音和振动信号用于在外科手术期间防止损伤软组织、敏感组织或不需要的组织。

技术特征：

1.一种用于在外科手术期间对材料的处理进行声音和振动分析的声音和振动发生器，其中，所述声音和振动发生器包括：

2.根据权利要求1所述的声音和振动发生器，其中，所述声音和振动发生器至少部分地结合到由研磨表面形成的所述处理装置中。

3.根据权利要求1所述的声音和振动发生器，其中，所述声音和振动发生器至少部分地结合到由一个或多个切削刃形成的所述处理装置中。

4.根据权利要求1所述的声音和振动发生器，其中，所述声音和振动发生器结合到所述处理装置的切削刃中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的声音和振动发生器，其中，所述一个或多个振动元件被布置成通过周期性地撞击所述材料的表面或通过周期性地撞击所述外科手术设备的表面来产生声音和振动。

6.根据前述权利要求中任一项所述的声音和振动发生器，其中，所述一个或多个振动元件固定在所述处理装置的外表面上。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的声音和振动发生器，其中，所述一个或多个振动元件能相对于所述处理装置移动。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的声音和振动发生器，其中，所述一个或多个振动元件是所述处理装置的外表面上的一个或多个突起。

9.根据权利要求5所述的声音和振动发生器，其中，所述一个或多个振动元件被安装成使得所述振动元件适于在所述处理装置的表面之前到达所述材料的表面。

10.根据权利要求9所述的声音和振动发生器，其中，所述声音和振动发生器能相对于所述切削刃移动。

11.根据前述权利要求中任一项所述的声音和振动发生器，其中，所述一个或多个振动元件被布置成当所述处理装置邻近所述材料时产生声音和振动。

12.根据前述权利要求中任一项所述的声音和振动发生器，其中，所述一个或多个振动元件被布置成当所述材料正在被处理时产生声音和振动。

13.一种用于在外科手术期间对材料的处理进行声音和振动分析的系统，其中，所述系统包括：

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述一个或多个信号接收器的布置相对于所述外科手术设备或相对于所述材料进行选择，并且其中，所述一个或多个信号接收器选自包括空气扩音器、接触式扩音器、加速度计或力传感器的组。

15.一种用于在外科手术期间对材料的处理进行声音和振动分析的方法，所述方法包括：

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述方法还包括在处理所产生的声音和振动的信号时由计算设备使用外科手术设备的操作速度。

17.一种用于在外科手术期间对材料的处理进行声音和振动分析的计算机程序，所述计算机程序包括指令，当所述计算机程序由计算设备执行时，所述指令使得处理器在由根据权利要求1至12中任一项所述的信号和振动生成装置产生声音和振动时执行根据权利要求15或16所述的方法。

技术总结声音和振动发生器、用于在外科手术期间对材料的处理进行声音和振动分析的方法和系统。声音和振动发生器包括一个或多个振动元件，一个或多个振动元件被布置成进行振动并且至少部分地结合到外科手术设备的处理装置中。该系统和方法被布置成通过信号和振动发生器产生声音和振动，通过一个或多个信号接收器接收所产生的声音和振动，处理所产生的声音和振动以确定预穿透阶段、穿透事件、从材料的第一层到材料的第二层的过渡时刻、或处理装置的位置中的至少一个。技术研发人员：塞耶德沙哈巴丁·海利受保护的技术使用者：塞吉菲医疗公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17