ES2606787T3 - Instrumento electroquirúrgico con energía electromagnética doble de radiofrecuencia y de microondas - Google Patents
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Abstract
Un instrumento de resección electroquirúrgico (200, 282, 402) para aplicar a tejido biológico (206) energía electromagnética (EM) de radiofrecuencia (RF) que tiene una primera frecuencia y energía EM de microondas que tiene una segunda frecuencia mayor que la primera frecuencia, comprendiendo el instrumento: una punta del instrumento (202, 283, 300) que comprende un cuerpo hecho de un primer material dieléctrico (416) que separa un primer elemento conductor (284) de un segundo elemento conductor (286); un cable de alimentación coaxial (224, 406) que comprende un conductor interno (418), un conductor externo (420) coaxial al conductor interno, y un segundo material dieléctrico que separa los conductores externo e interno, siendo el cable de alimentación coaxial para transportar, simultáneamente o por separado, una señal de RF que tiene la primera frecuencia y una señal de microondas que tiene la segunda frecuencia; y un conducto de alimentación de fluido (408) para suministrar fluido a la punta del instrumento; en el que el conductor interno está conectado eléctricamente al primer elemento conductor y el conductor externo está conectado eléctricamente al segundo elemento conductor para permitir que la punta del instrumento reciba la señal de RF y la señal de microondas, y en el que el primer y el segundo elementos conductores están dispuestos para actuar: como electrodos activos y de retorno para transportar radiación EM de RF correspondiente a la señal de RF, y como una antena para emitir radiación EM de microondas correspondiente a la señal de microondas, caracterizado por que: el conducto de alimentación de fluido está dispuesto para suministrar líquido a la punta del instrumento, teniendo el conducto de alimentación de fluido una salida (296) en el extremo distal de la punta del instrumento para introducir el líquido en el tejido biológico.
Description
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DESCRIPCION
Instrumento electroquirurgico con energia electromagnetica doble de radiofrecuencia y de microondas Campo tecnico
La invencion se refiere a instrumentos para uso con un aparato electroquirurgico en el que se usa energia de radiofrecuencia y frecuencia de microondas para tratar tejido. En particular, la invencion se refiere a instrumentos electroquirurgicos capaces de emitir energia de radiofrecuencia para cortar tejido y energia de frecuencia de microondas para hemostasia (es decir, sellar vasos sanguineos rotos promoviendo la coagulacion sanguinea).
Antecedentes de la invencion
La reseccion quirurgica es un medio para extirpar secciones de tejido no deseado asociadas con organos dentro del cuerpo humano o animal, tales como el higado o el bazo o el intestino. Cuando se corta tejido (se divide o transecta) los vasos sanguineos pequenos llamados arteriolas se danan o rompen. La hemorragia inicial viene seguida por una cascada de coagulacion donde la sangre se convierte en un coagulo en un intento por taponar el punto sangrante. Durante una operacion, es deseable que un paciente pierda la menor cantidad de sangre posible, de modo que se han desarrollado diversos dispositivos en un intento por proporcionar cortes sin sangre.
Por ejemplo, el sistema de bisturi termico Hemostatix® (
http://www.hemostatix.com) combina una cuchilla afilada con un sistema hemostatico. La cuchilla esta revestida con un material plastico y esta conectada a una unidad de calentamiento que controla la temperatura de la cuchilla. La intencion es que la cuchilla calentada cauterice el tejido segun lo corta.
http://www.hemostatix.com) combina una cuchilla afilada con un sistema hemostatico. La cuchilla esta revestida con un material plastico y esta conectada a una unidad de calentamiento que controla la temperatura de la cuchilla. La intencion es que la cuchilla calentada cauterice el tejido segun lo corta.
Otros dispositivos conocidos que cortan y detienen la hemorragia al mismo tiempo no usan una cuchilla. Algunos dispositivos usan energia de radiofrecuencia (RF) para cortar y/o coagular tejido. Otros dispositivos (conocidos como bisturis armonicos) usan una punta de vibracion rapida para cortar tejido.
El metodo de cortar usando energia de RF funciona usando el principio de que una corriente electrica pasa a traves de una matriz tisular (asistida por los contenidos ionicos de las celulas), la impedancia al flujo de electrones a traves del tejido genera calor. Cuando se aplica una onda sinusoidal pura a la matriz tisular, se genera suficiente calor dentro de las celulas para vaporizar el contenido de agua del tejido. Por lo tanto, existe una abrupta elevacion de la presion interna de la celula, que no puede ser controlada por la membrana celular, provocando la ruptura celular. Cuando esto sucede sobre un area amplia, puede observarse que el tejido se ha transectado.
La coagulacion por RF funciona aplicando una forma de onda menos eficaz al tejido, con lo que en lugar de vaporizarse, los contenidos celulares se calientan a aproximadamente 65 °C. Esto deshidrata el tejido por desecacion y tambien desnaturaliza las proteinas en las paredes de los vasos y el colageno que compone la pared celular. La desnaturalizacion de las proteinas actua como estimulo para la cascada de coagulacion, de modo que se intensifica la coagulacion. Al mismo tiempo, el colageno en la pared se desnaturaliza y cambia de una molecula de tipo varilla a una espiral, lo que causa que el vaso se contraiga y se reduzca en tamano, dando al coagulo un punto de anclaje, y un area mas pequena que taponar.
El documento WO 2008/044000 desvela un aparato de reseccion quirurgica adaptado para cortar y sellar simultaneamente tejido altamente vascularizado, tal como el higado o el bazo. Comprendiendo el aparato una fuente de radiacion de microondas que esta acoplada a un instrumento quirurgico que tiene una antena asociada con una cuchilla para cortar tejido biologico, en el que la antena esta dispuesta para suministrar de forma controlable energia de microondas desde la fuente hasta una region donde la cuchilla corta a traves del tejido. La energia de microondas puede coagular la sangre para sellar de forma eficaz el flujo sanguineo en la region de corte. El documento WO 2008/044000 sugiere el uso de altas frecuencias de microondas (por ejemplo, 1 GHz o superior), lo que ofrece una ventaja particular sobre el uso de sistemas de frecuencia de microondas inferior y sistemas de radiofrecuencia (RF) conocidos debido a la limitada profundidad de penetracion de la energia por radiacion y la capacidad de posibilitar que estructuras pequenas de cuchilla afilada emitan energia de forma eficaz al interior del tejido para sellar el flujo sanguineo, siendo capaces de producir campos uniformes a lo largo de la longitud de la cuchilla mientras que al mismo tiempo son capaces de cortar a traves del tejido para extirpar secciones de tejido enfermo o canceroso.
El documento US 6.582.427 desvela un sistema de electrocirugia dispuesto para generar tanto energia de RF (que tiene normalmente una frecuencia de 1 MHz) como energia de microondas (que tiene normalmente una frecuencia de 2,45 GHz) para funcionamiento selectivo en un modo de corte o un modo de coagulacion.
El documento EP 2 253 286 desvela un sistema de ablacion por microondas que comprende un conjunto de antena de microondas que tiene una parte radiante distal que contiene una camara de refrigeracion.
El documento US 2009/0118729 desvela un cateter para insertion en tejido, comprendiendo el cateter un electrodo de RF alargado rodeando por un manguito aislante retractil.
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Sumario de la invencion
La presente divulgacion describe desarrollos de un concepto postulado en la patente del Reino Unido anterior del solicitante n.° 0912576.6, presentada el 20 de julio de 2009, que se describe brevemente a continuacion con referencia a las figuras 1 y 2.
De acuerdo con la presente invencion, se proporciona un instrumento de reseccion electroquirurgico tal como se expone en la reivindicacion 1.
El instrumento de reseccion electroquirurgico es capaz de suministrar tanto energia electromagnetica (EM) de radiofrecuencia (RF) como energia EM de frecuencia de microondas al interior de tejido. Una alimentacion de fluido esta incorporada en la punta del instrumento para permitir el suministro de fluido (por ejemplo, gas o liquido) al mismo. El gas o el liquido pueden suministrarse fuera del instrumento, por ejemplo como un plasma gaseoso para ayudar al tratamiento o como un liquido para “engordar” una region de tejido antes del tratamiento, por ejemplo para elevar un polipo que se asienta sobre la pared del intestino para ayudar a su extirpacion sin causar dano a la pared del intestino. El instrumento puede alcanzar el sitio de tratamiento a traves de un endoscopio, con lo que el fluido tambien puede usarse para lavar el sitio de tratamiento (por ejemplo, el intestino), por ejemplo para eliminar restos de la instrumentacion de visionado (camara o lente) contenida dentro del endoscopio. El fluido puede suministrarse simultaneamente con o por separado de la radiacion EM de RF y de frecuencia de microondas.
El instrumento de reseccion electroquirurgico es para aplicar a tejido biologico energia electromagnetica (EM) de radiofrecuencia (RF) que tiene una primera frecuencia y energia EM de microondas que tiene una segunda frecuencia mayor que la primera frecuencia. El instrumento comprende: una punta del instrumento que comprende un cuerpo hecho de un primer material dielectrico que separa un primer elemento conductor de un segundo elemento conductor; un cable de alimentacion coaxial que comprende un conductor interno, un conductor externo coaxial con el conductor interno, y un segundo material dielectrico que separa los conductores externo e interno, siendo el cable de alimentacion coaxial para transportar, simultaneamente o por separado, una senal de RF que tiene la primera frecuencia y una senal de microondas que tiene la segunda frecuencia; y un conducto de alimentacion de fluido para suministrar fluido a la punta del instrumento; en el que el conductor interno esta conectado electricamente al primer elemento conductor y el conductor externo esta conectado electricamente al segundo elemento conductor para permitir que la punta del instrumento reciba la senal de RF y la senal de microondas, y en el que los primer y segundo elementos conductores estan dispuestos para actuar: como electrodos activo y de retorno para transportar radiacion EM de RF correspondiente a la senal de RF mediante conduccion, y como una antena para emitir radiacion EM de microondas correspondiente a la senal de microondas recibida.
El instrumento puede estar configurado para proporcionar una trayectoria de retorno local para energia de RF, es decir una ruta de baja impedancia para que la energia de RF sea transportada entre los primer y el segundo elementos conductores. Por ejemplo, el primer material dielectrico que separa los elementos conductores puede proporcionar una trayectoria de retorno local o, tal como se explica a continuacion, puede suministrarse un gas a la punta del instrumento para permitir que se genere un plasma en las inmediaciones de los elementos conductores para proporcionar la trayectoria de retorno de impedancia local. El corte de tejido por RF puede producirse en un borde de la punta del instrumento si el primer material dielectrico tiene una elevada constante dielectrica (por ejemplo mayor que la del aire) y donde la separacion de los primer y segundo elementos conductores por el primer material dielectrico en ese borde es pequena, es decir menos de 1 mm. Esta disposicion puede proporcionar la trayectoria de retorno preferencial necesaria para que fluya la corriente.
El instrumento puede ser adecuado para uso con el aparato de reseccion electroquirurgico para llevar a cabo procedimientos abiertos y minimamente invasivos o laparoscopicos bajo anestesia local que se realizan actualmente en un entorno abierto bajo anestesia general.
El conducto de alimentacion de fluido esta dispuesto para suministrar liquido (por ejemplo solucion salina) a la punta del instrumento, y tiene una salida en el extremo distal de la punta del instrumento para introducir el liquido en el tejido biologico. La inyeccion de fluido (solucion salina o similar) para engordar el tejido biologico puede ser particularmente util donde el instrumento es para tratar la pared del intestino. Engordar el tejido de esta manera puede ayudar a reducir el riesgo de perforacion intestinal. Es ventajoso ser capaz de usar el mismo instrumento para suministrar fluido que el que suministra energia de RF y/o de microondas, dado que el deshinchado (por ejemplo debido a escape de fluido) puede producirse si se introduce un instrumento diferente en la region o durante el tratamiento. La capacidad de introducir fluido usando la misma estructura de tratamiento permite que el nivel se rellene en cuanto se produce el deshinchado. Ademas, el uso de un unico instrumento para realizar desecacion o diseccion asi como para introducir fluido tambien reduce el tiempo requerido para realizar el procedimiento de extirpacion de polipos global, reduce el riesgo de causar danos al paciente y tambien reduce el riesgo de infeccion. Mas generalmente, la inyeccion de fluido pude usarse para lavar la region de tratamiento, por ejemplo para eliminar productos de desecho o tejido extirpado para proporcionar una mejor visibilidad cuando se esta tratando. Tal como se ha mencionado anteriormente, esto puede ser particularmente util en procedimientos endoscopicos.
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El lado inferior del cuerpo de la punta del instrumento puede tener un perfil convexo o curvo en anchura y puede curvarse hacia arriba ligeramente a lo largo de la longitud con el fin de reducir el riesgo de que el instrumento se hinque en la pared del intestino y cause una perforation intestinal. El instrumento puede comprender un tercer material dielectrico (por ejemplo ceramica) fijado (por ejemplo adherido) al segundo elemento conductor en el lado opuesto al primer material dielectrico. El tercer material dielectrico puede estar conformado (por ejemplo moldeado) para formar el lado inferior curvo.
El conducto de alimentation de fluido puede terminar (por ejemplo, en su extremo distal) con un tubo o aguja rigida, por ejemplo aguja hipodermica, que puede tener un diametro mas pequeno que el resto del conducto de alimentacion de fluido. El tubo o aguja rigida preferentemente incluye una parte distal penetrante adecuada para perforar tejido biologico. El conducto de alimentacion de fluido puede estar montado sobre el lado inferior del instrumento, por ejemplo por separado de los primer y segundo elementos conductores. Por ejemplo, el conducto de alimentacion de fluido puede estar montado en o sobre el tercer material dielectrico, con lo que el fluido puede introducirse desde la section curva del instrumento. Esta estructura del dispositivo puede ser particularmente util para la extirpation de polipos sesiles que se asientan sobre la pared del intestino. El material usado para construir la seccion curva y alojar la aguja o el tubo no necesita ser un material con baja perdida de microondas como el usado para propagar el campo de microondas y RF dado que este no esta implicado en la propagation del campo electromagnetico. Los materiales adecuados son: ceramica, plastico biocompatible que no se pega a la pared del intestino (u otros tejido biologico) o similares. El material debe disponerse para permitir que el dispositivo sea curvo tanto en anchura como a lo largo de su longitud. Puede ser preferible iniciar la curva aproximadamente a medio camino, por ejemplo 4 mm o 5 mm a lo largo de la longitud, de modo que el extremo proximal (donde la radiation de RF y/o microondas es alimentada al interior del cuerpo de la punta del instrumento) es plano y el extremo distal esta elevado. Esta configuration reduce adicionalmente el riesgo de que el dispositivo cause perforacion intestinal durante el proceso de extirpacion de polipos.
En una realization, el conducto de alimentacion de fluido puede desplazarse longitudinalmente con respecto al cuerpo de la punta del instrumento, por ejemplo para sobresalir desde o retraerse dentro de la punta del instrumento. Una parte sobresaliente del conducto de alimentacion de fluido puede comprender el tubo o aguja rigida mencionada anteriormente.
El cable de alimentacion coaxial y el conducto de alimentacion de fluido pueden ser transportados al cuerpo de la punta del instrumento en un tubo portador comun. El tubo portador comun puede comprender un cuerpo tubular dimensionado para encajar en el canal para instrumento de un endoscopio, cuerpo tubular que tiene un par de perforaciones que se extienden longitudinalmente formadas en su interior para recibir el cable de alimentacion coaxial y el conducto de alimentacion de fluido, respectivamente.
El extremo proximal del conducto de alimentacion de fluido puede terminar con un conector que le permite fijarse a una jeringa usada para almacenar e introducir liquidos en la tuberia. La jeringa puede estar ubicada cerca de los controles usados para manipular o controlar el movimiento del endoscopio.
Como alternativa o adicionalmente, el conducto de alimentacion de fluido puede estar dispuesto para suministrar gas al interior de una region de generation de plasma ubicada entre los primer y segundo elementos conductores en la punta del instrumento, y en el que los primer y segundo elementos conductores estan configurados para crear un campo electrico a partir de la senal de Rf y/o la senal de microondas recibidas que es capaz de ionizar el gas para generar un plasma termico o no termico. El gas puede ser aire o un gas inerte adecuado (por ejemplo argon) o una mezcla de gases. La region de generacion de plasma puede estar encerrada dentro de la punta del instrumento, en la que el plasma se usa para proporcionar una trayectoria de retorno local para que la senal de RF facilite el corte del tejido biologico.
El plasma puede ayudar a proporcionar la trayectoria de retorno preferencial para la corriente de RF configurando la conduction de plasma entre los primer y segundo elementos conductores y/o para generar y emitir plasma termico para ayudar al corte y/o sellado y/o a coagular la superficie del tejido, es decir de una manera similar a la coagulation por haz de argon.
Para instrumentos que tienen un diametro pequeno (por ejemplo 2,5 mm o menos) y longitud larga (por ejemplo 1 m o mas) el plasma termico y/o no termico puede inducirse mediante la energia EM de frecuencia de microondas. Esto es preferentemente porque la capacidad de golpear y sostener plasma no esta limitada por la capacitancia del cable y la necesidad de producir tensiones muy altas en el extremo del generador, que puede ser necesario para plasmas generados por RF. El cable de microondas ofrece un entorno de impedancia fija y la capacidad de multiplicar el campo usando estructuras de cuarto de onda (transformadores) significa que puede formarse un plasma consistente con niveles relativamente bajos de potencia de microondas.
Como alternativa, la region de generacion de plasma puede incluir una salida para permitir que el plasma no termico o termico sea suministrado al tejido biologico. Puede usarse plasma no termico para esterilizar tejido, lo que puede ser de particular interes en aplicaciones relacionadas con la tecnologia emergente NOTES, donde podria ser ventajoso ser capaz de esterilizar una serie de orificios naturales. Puede usarse plasma termico para realizar
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coagulacion/ablacion superficial o corte de tejido.
El plasma puede generarse usando la ene^a EM de RF suministrada a la punta del instrumento, la energia de frecuencia de microondas o una combinacion de ambas. En una realization, puede usarse un a pulso de energia EM de RF para golpear el plasma, que es sostenido posteriormente por la energia de frecuencia de microondas. Tecnicas para crear un plasma en un instrumento electroquirurgico se desvelan en el documento WO 2009/060213, que se incorpora en el presente documento como referencia.
La punta del instrumento puede tener una cualquiera de cuatro estructuras descritas en el presente documento:
- un cuerpo unitario (es decir una unica pieza de material dielectrico metalizado, por ejemplo ceramica o similares) adecuado para uso en cirugia abierta y cirugia minimamente invasiva (laparoscopica);
- una estructura coaxial en la que el primer elemento conductor es un conductor interno, el segundo elemento conductor es un conductor externo coaxial con el conductor interno y separado de este por el cuerpo de primer material dielectrico; y
- una estructura de placa paralela (es decir un elemento de linea de transmision plano) en la que el cuerpo de primer material dielectrico es un elemento sustancialmente plano, el primer elemento conductor es una primera capa conductora sobre una primera superficie del elemento plano, y el segundo elemento conductor es una segunda capa conductora sobre una segunda superficie del elemento plano que es opuesta a la primera superficie.
El cuerpo unitario puede tener una forma que se adapta a un area diana de tratamiento o para realizar una funcion deseada. Por ejemplo, la punta del instrumento puede ser curva para seguir la pared del intestino, o puede tener un gancho para facilitar la extirpation de tejido. Estas ideas se describen a continuation en relation con el segundo aspecto de la invention.
Donde se usa la estructura coaxial mencionada anteriormente, el conducto de alimentation de fluido puede incluir un paso hueco incorporado en el cable de alimentacion coaxial y la estructura coaxial. Por ejemplo, el gas puede introducirse en la punta del instrumento a lo largo de un conductor interno hueco, o entre los conductores interno y externo.
Donde se usa el elemento de linea de transmision plano mencionado anteriormente, el conducto de alimentacion de fluido puede estar dispuesto para introducir gas entre las primera y segunda capas conductoras (que pueden estar formadas como dos placas independientes) para crear plasma no termico o termico que puede usarse para proporcionar la trayectoria de retorno para la corriente de RF o esterilizar tejido, o cortar tejido. El elemento de linea de transmision plano puede contener tanto una region de material dielectrico con una elevada constante dielectrica para proporcionar la trayectoria de retorno local como una segunda region abierta que puede llenarse con gas para permitir que se produzca plasma no termico para esterilizar tejido o para que se produzca plasma termico para que se forme corte del tejido o coagulation superficial. Esta disposition tambien puede sacar provecho del uso de un material con una elevada permitividad relativa (o constante dielectrica) insertado entre las dos capas o placas conductoras (conductores activo y de retorno). El material de elevada permitividad incrementa la capacitancia de la estructura, lo que, a su vez, reduce la impedancia de la estructura de manera lineal, ayudando de este modo para garantizar que la trayectoria de retorno preferencial para la corriente de RF esta configurada o existe entre las dos placas.
Cuando el plasma se retira, la estructura parece una linea de transmision de placas paralelas con aire que separa las dos placas. Esta disposicion puede usarse para emitir de forma eficiente energia de microondas a lo largo de uno o mas de los bordes de la estructura y/o a traves de una unica o una pluralidad de ranuras o aberturas contenidas dentro de una o mas de las superficies. La estructura de placa paralela sin plasma tambien puede usarse para configurar las condiciones necesarias para corte por RF y coagulacion por microondas, es decir, en RF, la estructura puede modelizarse como un condensador de placas paralelas con un material dielectrico intercalado entre las dos placas con capas de metalizacion que llegan hasta los bordes a lo largo de la longitud de la cuchilla y recortadas en los extremos y, en frecuencia de microondas, la estructura puede modelizarse como una estructura de linea de transmision de elementos distribuidos capaz de emitir energia de microondas desde uno o ambos bordes largos y/o desde el extremo distal.
La estructura de placa paralela con una capa de metalizacion a ambos lados del material dielectrico puede usarse para realizar de forma eficiente corte de tejido por RF de la manera mas eficiente cuando la capa de metalizacion respectiva llega justo hasta el borde del material dielectrico, es decir ningun material dielectrico esta expuesto sobre las superficies y solamente puede verse metal. El dielectrico tambien puede estar expuesto, de modo que la ablation o coagulacion por microondas pueda realizarse a lo largo de los bordes o en el extremo de la estructura.
Puede ser preferible retirar una pequena cantidad de metalizacion en el extremo distal de la estructura, es decir de 0,5 mm a 1 mm desde el extremo, con el fin de prevenir que el dispositivo corte al interior del tejido en el extremo si eso es indeseable (aunque la invencion no esta necesariamente limitada a dispositivos que no cortan en el extremo distal de la punta del instrumento). Sin embargo, una estructura que puede suministrar energia de microondas para
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coagulacion, pero ninguna energia de RF para cortar en el extremo de la cuchilla, es preferible para aplicaciones relacionadas con cio^a intestinal, es decir para la extirpacion de polipos sesiles, dado que esta disposicion reduce el riesgo de perforacion intestinal.
En una realizacion, la estructura de placa paralela puede estar configurada de la siguiente manera:
(i) el primer material dielectrico comprende un bloque que tiene una anchura de 1,5 mm a 2 mm, longitud de 6 mm a 12 mm;
(ii) los primer y segundo elementos conductores comprenden capas de metalizacion sobre las superficies opuestas del primer material dielectrico que se extiende hasta los bordes en ambos lados del dielectrico a lo largo de la longitud de la cuchilla, siendo el grosor global del bloque con capas de metalizacion de 0,3 mm a 0,5 mm;
(iii) un espacio de 0,5 mm en la metalizacion que forma el primer elemento conductor en el extremo proximal del primer material dielectrico para equiparacion para para impedir que el conductor activo se cortocircuite;
(iv) un espacio de 0,2 mm a 1 mm en la metalizacion que forma los primer y segundo elementos conductores en el extremo distal del primer material dielectrico para impedir que la estructura corte tejido; y
(v) un radio pequeno de aproximadamente 0,2 mm en las esquinas del extremo distal del primer material dielectrico para impedir que la estructura se atasque dentro del canal para instrumento del endoscopio debido a que los bordes afilados se enganchen en las paredes internas.
Donde el dispositivo se usa para emitir plasma, pueden estar provista una ranura o una pluralidad de ranuras para permitir que el gas caliente escape de la estructura para crear el efecto de corte de tejido deseado. Tambien puede emitirse plasma no termico desde dichas ranuras con el fin de permitir que el mismo dispositivo se use para esterilizar tejido o destruir bacterias dentro de o sobre la superficie de tejido ubicado en las inmediaciones del aplicador, es decir dentro de un orificio natural o sobre la superficie de un organo, por ejemplo el higado.
La punta del instrumento puede comprender una pluralidad de elementos de linea de transmision planos dispuestos en paralelo, la pluralidad de elementos de linea de transmision planos recibia la senal de RF y la senal de microondas proveniente del cable de alimentacion coaxial mediante una disposicion de divisor de potencia equilibrado. El divisor de potencia equilibrado puede garantizar que las senales de RF y de microondas son recibidas por la pluralidad de elementos de linea de transmision en fase, de modo que la energia emitida total sea uniforme.
La punta del instrumento puede incluir un transformador de un cuarto de longitud de onda (es decir un conector que tiene una longitud electrica igual a un multiplo impar de un cuarto de la longitud de onda a la frecuencia de funcionamiento) conectado entre el cable de alimentacion coaxial y la pluralidad de elementos de linea de transmision planos para equiparar en impedancia el cable de alimentacion coaxial con la pluralidad de elementos de linea de transmision planos.
El cable de alimentacion coaxial y el conducto de alimentacion de fluido tienen un diametro combinado que es menor que 2,5 mm, y la punta del instrumento puede extenderse fuera del cable de alimentacion coaxial 8 mm o menos (preferentemente 5 mm o menos), y puede tener una anchura de 1,8 mm o menos (preferentemente 1,5 mm o menos) y un grosor de 0,5 mm o menos (preferentemente 0,3 mm).
Puede observarse que la invencion no esta limitada a emitir solamente energia de microondas en el extremo para coagular tejido. En ciertas aplicaciones clinicas, puede ser deseable emitir energia tanto de RF como de microondas en el extremo o puede ser deseable emitir energia de RF solamente. Lo mismo tambien se aplica a los dos bordes largos y las dos caras.
Los instrumentos de acuerdo con la invencion son capaces, de este modo, de adaptarse a las siguientes entradas: energia EM de RF, energia EM de frecuencia de microondas, y fluido (gas o liquido). El instrumento puede estar configurado para producir uno o mas cualquiera de las siguientes salidas clinicas:
- energia EM de RF en solitario para cortar tejido biologico o realizar ablacion/coagulacion superficial;
- energia EM de RF junto con un plasma no termico o termico (producido por la energia EM de RF y/o la energia de frecuencia de microondas) para cortar tejido biologico (en el que el plasma se usa para formar la trayectoria de retorno para la energia EM de RF y la propia energia eM de rF se usa para hacer estallar las celulas);
- plasma termico producido por energia EM de RF y/o energia de frecuencia de microondas para cortar tejido biologico;
- no termico producido por energia EM de RF y/o energia de frecuencia de microondas para esterilizar tejido; y
- energia de microondas en solitario para sellar/coagular o extirpar tejido biologico.
Si un plasma gaseoso se establece entre los electrodos activo y de retorno (primer y segundo elementos conductores) del instrumento, este puede ser conmutable entre realizar corte por RF y el sellado/coagulacion por microondas.
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Los primer y segundo elementos conductores pueden formar una estructura emisora bipolar. La estructura emisora bipolar puede incluir un balun en la punta del instrumento para prevenir corrientes sobre la funda y garantizar que el campo EM de frecuencia de microondas es emitido en una direccion hacia fuera. El balun puede ser un simple tercer conductor conectado electricamente (por ejemplo soldado) al segundo conductor en el extremo distal para formar un cortocircuito.
Haciendo al balun de un cuarto de longitud de onda de largo (en la frecuencia de funcionamiento de microondas), la condition de cortocircuito se transformara en una condition de circuito abierto para prevenir el flujo de corriente a lo largo del cable. Una pluralidad de balunes puede estar provista en el instrumento para incrementar la perdida por retorno cuando el instrumento se inserta en el tejido. Por ejemplo, un balun puede incrementar la perdida por retorno de 15 dB a 25 dB, dos balunes la pueden llevar a 40 dB y tres balunes pueden incrementarla a 60 dB, es decir una millonesima de la energia que emana desde el instrumento esta siendo reflejada de vuelta a lo largo del cable.
El instrumento de resection electroquirurgico de la invention puede tener una punta del instrumento plana capaz de suministrar tanto energia electromagnetica (EM) de radiofrecuencia (RF) como energia EM de frecuencia de microondas al interior del tejido de una manera dirigida a traves de la configuration adecuada de un par de elementos conductores en la punta del instrumento. En particular, el suministro de la energia EM de RF puede inhibirse excepto en un borde lateral de la punta del instrumento plana que esta designado como un borde cortante. Los inventores han constatado que la capacidad de suministrar energia de RF al interior del tejido es dependiente de la distancia de metalizacion hasta los bordes de la estructura. En ciertos procedimientos, puede ser preferible inhibir el corte por RF a lo largo de uno o ambos bordes, pero suministrar energia de RF desde el extremo distal.
Por lo tanto, las primera y segunda capas conductoras pueden retirarse desde los bordes del cuerpo plano excepto en una parte de corte por RF ubicada a lo largo de un borde del cuerpo plano donde es deseable realizar corte del tejido. Esta caracteristica utiliza la capacidad del instrumento de “ser visto” de forma diferente mediante el aparato que genera la senal de RF y la senal de microondas para las senales a las primera y segunda frecuencias. En la primera frecuencia, la punta del instrumento puede modelizarse como condensador de placas paralelas. El campo electrico establecido por la senal de RF entre las primera y segunda capas conductoras puede estar contenido sustancialmente con el cuerpo plano (primer material dielectrico) estableciendo los bordes de las primera y segunda capas conductoras hacia atras desde los bordes laterales del cuerpo plano. Para realizar corte por RF, es deseable que el campo se extienda fuera del cuerpo plano. En esta invencion, es posible hacer esto extendiendo los bordes de las primera y segunda capas conductoras hasta el borde lateral del cuerpo plano en una region designada como una parte de corte por RF. Puede ser preferible que esto sea un borde lateral de lado unico del cuerpo plano; las primera y segunda capas conductoras pueden retirarse del borde distal y el borde lateral opuesto a la parte de corte por RF.
Mientras tanto, en la segunda frecuencia, la punta del instrumento puede modelizarse como una linea de transmision de placas paralelas con el cuerpo plano representando material dielectrico que separa dos placas conductoras. El patron de radiation de la energia EM de frecuencia de microondas en este caso depende de la forma global del cuerpo plano y la estructura de alimentation de microondas. En este caso particular, el espacio en el extremo proximal entre la linea de alimentacion coaxial (conductor central) y la capa conductora superior desempena un papel importante en garantizar que la energia de microondas proveniente de la fuente se equipare en terminos de impedancia con la impedancia de carga presentada por el tejido. Usando herramientas de simulation conocidas, esto puede modelizarse para controlar desde que bordes es emitida la energia EM de frecuencia de microondas. Por ejemplo, la punta del instrumento puede estar configurada para inhibir la irradiation de la radiacion EM de microondas desde un borde distal del cuerpo plano.
El borde lateral del cuerpo plano que tiene la parte de corte por RF puede tener una forma de gancho para facilitar la extirpation de tejido. Tambien puede ofrecer la capacidad de arrastrar tejido hacia atras para permitir al cirujano tener un mayor nivel de control. La forma de gancho puede incluir una parte de acoplamiento al tejido orientada de forma sustancialmente proximal. La parte de gancho puede comprender una curva suave. La parte de corte por RF esta ubicada mas lejos desde el extremo distal del cuerpo plano que la parte de acoplamiento al tejido orientada de forma sustancialmente proximal, es decir en el interior de la forma de gancho.
La alimentacion de fluido puede integrarse en una section curva o convexa del material fijado al lado inferior de la superficie plana mencionada anteriormente. El radio de la curva puede ser tal que ayude a garantizar que el dispositivo no perfore la pared del intestino durante la operation, es decir la forma curva impide que el dispositivo se hinque en la pared del intestino de tal manera que pueda producirse una perforation. El tubo de alimentacion puede terminar en el extremo proximal de la seccion curva, es decir cerca del punto donde el cable de suministro de energia de microondas/RF entra en la estructura, con una estructura de aguja que puede tener un diametro externo menor de 0,6 mm, por ejemplo 0,4 mm. La aguja puede introducirse o retraerse mediante el movimiento del tubo de alimentacion de fluido en el extremo proximal (donde puede fijarse a una jeringa usada para introducir fluido en el tubo) o usando uno o mas alambres de control. Como en el primer aspecto, el cable de alimentacion coaxial y el conducto de alimentacion de fluido pueden transportarse al cuerpo de la punta del instrumento en un tubo portador comun. El tubo portador comun puede comprender una o mas perforaciones adicionales para transportar los alambres de control al cuerpo de la punta del instrumento. Tal como se ha mencionado anteriormente, el diametro del tubo portador comun es preferentemente menor de 2,5 mm para permitirle encajar hacia abajo en el canal para
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instrumento de un endoscopio.
El conducto de alimentacion de fluido puede incluir un paso hueco formado en el cuerpo plano, y la salida puede ser un agujero en el extremo distal del cuerpo plano. El conducto de alimentacion de fluido puede incluir un tubo flexible que tiene un diametro externo de menos de 1 mm que discurre en el interior de la punta del instrumento junto al cable de alimentacion coaxial, (que puede ser un cable de microondas (por ejemplo Sucoform 47) que tiene un diametro del conductor externo de 1,2 mm).
El instrumento puede incluir una cubierta retractil para la punta del instrumento, en la que, cuando la punta del instrumento esta cubierta, el instrumento ocupa una configuracion de penetracion en el tejido para introducir fluido de forma invasiva en el tejido biologico, y cuando la punta del instrumento esta expuesta, el instrumento ocupa una configuracion de tratamiento de tejido para emitir radiacion EM de RF y/o radiacion EM de microondas. La cubierta puede recordar a un cono que puede ser empujado (por ejemplo mediante un alambre guia que se extiende junto al cable coaxial) sobre la punta del instrumento.
La punta del instrumento puede ser curva en una direccion entre los bordes laterales del cuerpo plano. Por ejemplo, puede tener una forma similar a una cuchara. Puede ser curva (o convexa) en la cara inferior y ser curva hacia arriba desde el extremo proximal al distal de la estructura.
En un desarrollo, la punta del instrumento puede ser giratoria bajo el control del operador del dispositivo. En una realizacion, la rotacion puede conseguirse haciendo girar el tubo portador comun dentro del canal para instrumento del endoscopio, por ejemplo usando un mango o mando de control adecuado. En otra realizacion, el cuerpo de la punta del instrumento puede montarse sobre una placa giratoria que puede girar, por ejemplo +/- 90° con respecto al tubo portador comun. En esta disposicion, el cable de alimentacion coaxial y el cable de alimentacion de fluido pueden ser flexibles para adaptarse al movimiento del primer cuerpo dielectrico durante la rotacion. A la placa giratoria se le puede hacer girar mediante un par de alambres de control que accionan, cada uno, una palanca de pivotamiento acoplada con la placa.
En el presente documento, la primera frecuencia puede ser una frecuencia fija estable en el intervalo de 10 kHz a 300 MHz y la segunda frecuencia puede ser una frecuencia fija estable en el intervalo de 300 MHz a 100 GHz. La primera frecuencia debe ser suficientemente alta para impedir que la energia cause estimulacion nerviosa y lo suficientemente baja para impedir que la energia cause escaldado del tejido o margen o dano termico innecesario a la estructura del tejido. Las frecuencias puntuales preferidas para la primera fuente de energia incluyen una cualquiera o mas de: 100 kHz, 250 kHz, 500 kHz, 1 MHz, 5 MHz. Las frecuencias puntuales preferidas para la segunda fuente de energia incluyen 915 MHz, 2,45 GHz, 5,8 GHz, 14,5 GHz, 24 GHz.
Breve descripcion de los dibujos
A continuacion se describen en detalle realizaciones de la invention con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una vista en perspectiva superior de un instrumento que puede ser util para entender la invencion; y
La figura 2 es una vista en perspectiva inferior del instrumento mostrado en la figura 1;
La figura 3 es una vista esquematica de un instrumento de resection electroquirurgico de cuchilla roma que es una realizacion de la invencion adecuada para realizar procedimientos quirurgicos abiertos;
La figura 4A es un instrumento de reseccion electroquirurgico que combina una pluralidad de cuchillas radiantes tal como se muestra en las figuras 1 y 2 que es una realizacion de la invencion;
La figura 4B es un instrumento de reseccion electroquirurgico que combina una pluralidad de cuchillas radiantes tal como se muestra en las figuras 1 y 2 que es otra realizacion de la invencion;
La figura 5 es una vista esquematica de una version laparoscopica de un instrumento de reseccion electroquirurgico que es una realizacion de la invencion;
La figura 6 es una vista de section transversal de un instrumento de reseccion electroquirurgico que tiene una estructura coaxial que es una realizacion de la invencion;
La figura 7 es una vista de seccion transversal de un instrumento de reseccion electroquirurgico que tiene una estructura coaxial que es otra realizacion de la invencion;
La figura 8 es una vista esquematica de un instrumento de reseccion electroquirurgico de placas paralelas abiertas que es una realizacion de la invencion;
La figura 9 es una vista esquematica de la punta del instrumento del instrumento mostrado en la figura 8;
La figura 10 es una vista esquematica de un instrumento de reseccion electroquirurgico de placas paralelas cerradas que es una realizacion de la invencion;
La figura 11 es una vista esquematica posterior de la punta del instrumento, del instrumento mostrado en la figura 10, que muestra las alimentaciones de gas y energia de RF/microondas y el grosor relativo de las capas en la punta del instrumento;
La figura 12 es una vista de seccion transversal esquematica a traves de un instrumento de reseccion electroquirurgico que es una realizacion de la invencion adecuada para uso en procedimientos gastrointestinales;
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La figura 13 es una vista en planta esquematica de la punta del instrumento, del instrumento mostrado en la figura 12;
La figura 14 es una vista de seccion transversal esquematica a traves de la parte de gancho de la punta del instrumento mostrada en la figura 13;
La figura 15 es una vista esquematica de un conjunto electroquirurgico completo que comprende un instrumento electroquirurgico que es una realizacion de la invention;
La figura 16 es una vista de seccion transversal esquematica a traves del instrumento electroquirurgico mostrado en la figura 15;
La figura 17 es una vista lateral esquematica del extremo distal de un tubo portador comun adecuado para uso con la invencion;
La figura 18 es una vista de seccion transversal esquematica a traves de un primer tubo portador comun adecuado para uso con la invencion;
La figura 19 es una vista de seccion transversal esquematica a traves de un segundo tubo portador comun adecuado para uso con la invencion;
La figura 20 es una vista de seccion transversal esquematica a traves del portador comun de la figura 18 que transporta el conducto de alimentation de fluido y el cable de alimentation coaxial;
La figura 21 es una vista lateral esquematica de un instrumento electroquirurgico que es una realizacion de la invencion conectada a un tubo portador comun;
La figura 22 es una vista lateral y desde el extremo de un mando giratorio para uso en una realizacion de la invencion;
La figura 23 es una vista lateral esquematica de un instrumento electroquirurgico giratorio que es una realizacion de la invencion conectado a un tubo portador comun;
La figura 24 es un diagrama esquematico que ilustra el mecanismo de rotation usado en el instrumento mostrado en la figura 23; y
La figura 25 es una vista de seccion transversal esquematica a traves del tubo portador comun usado con el instrumento mostrado en la figura 23.
Descripcion detallada; opciones adicionales y preferencias
Tal como se ha mencionado anteriormente, la divulgation en el presente documento se refiere a desarrollos de un concepto postulado en la patente del Reino Unido anterior del solicitante n.° 0912576.6, presentada el 20 de julio de 2009. La solicitud de patente del Reino Unido n.° 0912576.6 describe un instrumento electroquirurgico en forma de una espatula que comprende una linea de transmision plana para transportar energia de microondas formada a partir de una lamina de un primer material dielectrico que tiene primera y segunda capas conductoras en superficies opuestas de la misma, estando la linea de transmision plana conectada a un cable coaxial que esta dispuesto para suministrar energia de microondas a la linea de transmision plana, comprendiendo el cable coaxial un conductor interno, un conductor externo coaxial con el conductor interno, y un segundo material dielectrico que separa los conductores externo e interno, extendiendose los conductores interno y externo mas alla del segundo dielectrico en una interfaz de conexion para solapar superficies opuestas de la linea de transmision y poner en contacto electricamente la primera capa conductora y la segunda capa conductora respectivamente. La primera capa conductora esta separada del extremo de la linea de transmision que topa con el cable coaxial para aislar electricamente el conductor externo de la primera capa conductora y tambien la distancia del espacio esta implicada en la equiparacion de la impedancia de la energia suministrada desde la fuente de microondas con la impedancia del tejido biologico, y la anchura de las primera y segunda capas conductoras tambien se selecciona para ayudar a crear una equiparacion de impedancia entre la linea de transmision y el cable coaxial. La configuration de espatula mostrada en la solicitud de patente del Reino Unido n.° 0912576.6 proporciona perdida por insertion entre la linea de alimentacion coaxial y la seccion radiante del extremo, mientras que tambien proporciona propiedades de perdida por retorno deseables para los bordes de la espatula cuando estan en contacto con aire y tejido biologico respectivamente. Con mas detalle, la perdida por insercion a lo largo de la estructura pude ser menor de 0,2 dB a la frecuencia de interes, y la perdida por retorno menor que (mas negativa que) -3 dB, preferentemente menor que -10 dB. Estas propiedades tambien pueden indicar una union bien equiparada entre el cable coaxial y la estructura de espatula de la linea de transmision, con lo que potencia de microondas es lanzada de forma eficiente al interior de la espatula. Analogamente, cuando los bordes de la espatula estan expuestos al aire o tejido biologico que no es de interes, la perdida por retorno puede ser sustancialmente cero (es decir muy poca potencia emitida al interior del espacio libre o tejido no deseable), mientras que estan en contacto con tejido biologico deseable la perdida por retorno puede ser menor que (mas negativo que) -3dB, preferentemente menos que -10 dB (es decir la mayoria de la potencia en la espatula es transferida al tejido). El instrumento descrito en la solicitud de patente del Reino Unido n.° 0912576.6 esta concebido para emitir energia de microondas desde los bordes de la linea de transmision plana para causar ablation o coagulation de tejido localizada.
Sin embargo, la solicitud de patente del Reino Unido n.° 0912576.6 tambien desvela que la espatula descrita anteriormente puede tener una parte de corte por RF integrada con ella. La parte de corte por RF puede formarse usando las primera y segunda capas conductoras mencionadas anteriormente como electrodos activo y de retorno para energia de rF. Esta disposition aprovecha el hecho de que los electrodos activo y de retorno estan en estrecha proximidad entre si, configurando de este modo una trayectoria de retorno preferencial para permitir que una action de corte de tejido local tenga lugar sin necesidad de una almohadilla de retorno remota o un liquido
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altamente conductor, es decir solucion salina, que existe entre los dos electrodos.
En este ejemplo, la parte de corte por RF puede comprender una fuente de tension de RF acoplada a la lmea de transmision plana, una unidad diplexora/duplexora de frecuencia (o adicionador de senales) que comprende un filtro de paso bajo para impedir que la energia de microondas de alta frecuencia vuelva atras a la fuente de energia de RF de frecuencia inferior y un filtro de paso alto para impedir que la energia de RF de frecuencia inferior vuelva atras al interior de la fuente de energia de microondas de frecuencia superior. En un ejemplo, el diplexor/duplexor de frecuencia puede usarse para permitir que las fuentes de energia de microondas y Rf se combinen en el generador y se suministren a lo largo de un unico canal, por ejemplo cable coaxial, conjunto de guia de ondas o par retorcido, a la estructura de espatula. La energia cortante de Rf puede suministrarse sola al interior del tejido o puede mezclarse o anadirse con la energia de microondas y suministrarse simultaneamente para configurar un modo de funcionamiento combinado.
Un ejemplo detallado de la configuracion de espatula que tiene una estructura de antena bipolar tal como se describe en la solicitud de patente del Reino Unido n.° 0912576.6 se muestra en las figuras 1 y 2. La figura 1 muestra un instrumento 100 que tiene una linea de transmision de 0,6 mm de grosor 102 conectada a un cable coaxial 104. El instrumento es adecuado para funcionamiento a 2,45 GHz, 5,8 GHz y 14,5 GHz. El cable coaxial 104 comprende un conductor interno 106, un conductor externo 108 y un material dielectrico 110 que separa los conductores interno y externo 106, 108. En el extremo distal del conductor coaxial 104, los conductores interno y externo 106, 108 tienen parte sobresalientes 112, 114 que se extienden lejos del material dielectrico 110. La linea de transmision 102 esta intercalada entre la parte sobresalientes 112, 114 de modo que su extremo proximal tope con el extremo distal del cable coaxial. La parte sobresaliente 112 del conductor interno esta dispuesta para contactar con una capa conductora superior 116 de la linea de transmision 102 y la parte sobresaliente 114 del conductor externo esta dispuesta para contactar con una capa conductora inferior 118 de la linea de transmision 102.
Un espacio 120 esta provisto entre el borde proximal de la capa conductora superior y el extremo distal del cable coaxial para impedir cortocircuitos entre los conductores interno y externo. La longitud de este espacio tambien determina la coincidencia de impedancia entre la fuente de energia de microondas (generador, cable de linea de transmision y estructura radiante) y el tejido biologico.
Un soporte tubular de plastico 122 (mostrado como translucido por conveniencia) esta montado sobre la union entre la linea de transmision 102 y el cable coaxial 104. El diametro interno del soporte tubular 122 es mayor que el diametro externo del cable coaxial 104 para permitirle encajarse sobre el cable. Una estructura de montaje 124, por ejemplo cola o similares, esta fijada entre el cable coaxial 104 y el soporte tubular 122 para asegurar el cable en su lugar. Analogamente, bloques de montaje 126, 128 (por ejemplo, cola) estan fijados entre la linea de transmision 102 y el soporte tubular 122 para asegurar la linea de transmision en su lugar.
La linea de transmision puede comprender una lamina de 0,61 mm de grosor 130 de TRF-41 (constante dielectrica 4,1 y tangente de perdida 0,0035). El cable coaxial 104 tiene un diametro externo de aproximadamente 2,2 mm y un diametro del eje de 0,574 mm. El cable coaxial 280 usado en un modelo configurado para evaluar el rendimiento de microondas es UT 85C-LL (de Micro-Coax).
Las capas conductoras 116, 118 en la linea de transmision 102 van directas hasta el extremo distal de la lamina 130 y son de 2,002 mm de ancho. La lamina 130 es de 2,6 mm de ancho.
El soporte tubular 122 es un tubo de polipropileno que tiene un diametro externo de 3,1 mm, para tener un buen encaje por deslizamiento en un endoscopio, y un diametro interno de 2,6 mm. Esto da un grosor de la pared de aproximadamente 0,25 mm. El material y el grosor no son criticos; pueden usarse nylon o polietileno, o una serie de otros plasticos. Los bordes de la linea de transmision pueden estar, preferentemente, biselados, de modo que el instrumento se asiente en su lugar justo debajo del diametro del tubo.
En tubo discurre 5 mm a lo largo de la longitud de la linea de transmision 102. El solapamiento con el cable coaxial es de 5 mm en este caso pero puede ser tan largo como se requiera. El tubo puede ser suficientemente corto para pasar a traves de un endoscopio doblado. El proposito principal del tubo es soportar el instrumento y mantenerlo firme en el extremo del endoscopio cuando un procedimiento clinico esta teniendo lugar.
La estructura de montaje 124 y los bloques de montaje 126, 128 pueden estar hechos de casi cualquier material que pueda mantener a la estructura junta mecanicamente, dado que este material (o materiales) no afecta al rendimiento del dispositivo si se mantiene alejado de los bordes del instrumento y el eje del Coax.
El espacio 120 entre la capa conductora superior 116 y el cable coaxial es de aproximadamente 0,5 mm. Esta longitud es para mantener una buena coincidencia de impedancia entre la seccion radiante (que forma una parte de la fuente de microondas) y el tejido biologico.
El centro del instrumento esta desplazado aproximadamente 0,5 mm (0,53 mm) del centro del cable coaxial. El eje del tubo externo es de aproximadamente 0,3 mm por encima del centro del instrumento, pero solamente es
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necesario que encaje sobre los componentes y mantenerlos firmes.
La lamina dielectrica 130 puede estar justo por encima de un cuarto o tres cuartos de una longitud de onda a la frecuencia de funcionamiento (por ejemplo 8 mm o 21 mm) de modo que una onda estacionaria no se acoplara fuertemente a un tubo de plastico de soporte cerca de la base del instrumento. En teoria, esta longitud puede ser cualquiera de un multiplo impar de un cuarto de la longitud de onda a la frecuencia de funcionamiento.
La figura 3 muestra esquematicamente un instrumento de reseccion electroquirurgico 200 que es una realizacion de la invencion. El instrumento 200 puede usarse para coagular y cortar tejido. El instrumento incluye una punta del instrumento 202 (por ejemplo espatula o similares) que produce campos electromagneticos 204 que se acoplan en tejido biologico 206 para cortar a traves de dicho tejido para extirpar secciones de tejido (u organos completos) sin perdida de sangre. Una lmea de transmision 208 alimenta energia de microondas y Rf al interior del dispositivo. El usuario sujeta el dispositivo usando un mango de diseno ergonomico 210 y puede hacer funcionar el dispositivo usando conmutadores de pulsador 212 integrados en el mango 210. Los conmutadores 212 pueden usarse para activar fuentes de RF y de microondas de forma independiente o pueden usarse para hacer funcionar el dispositivo para suministrar cualquiera de o ambas energias automaticamente de acuerdo con el tipo y el estado del tejido de contacto 206. Una seccion rigida de cable de lmea de transmision 214 se usa para transferir la energia de microondas y de RF desde la seccion de pieza de mano 210 hasta la punta del instrumento 202. La punta del instrumento 202 ilustrada es un cuerpo unitario que comprende una unica pieza de material dielectrico metalizado, por ejemplo ceramica o similares, conectada al cable de lmea de transmision rigido 214, por ejemplo tal como se muestra en la figura 12. Sin embargo, cualquiera de las puntas de instrumento descritas a continuation puede usarse tambien en el dispositivo.
Las figuras 4A y 4B ilustran puntas de instrumento que pueden usarse en el diseno de un instrumento de reseccion quirurgica abierta, que usan una pluralidad de instrumentos de tipo espatula descritos anteriormente con referencia a las figuras 1 y 2. Estos instrumentos estan fabricados sobre un unico sustrato, y colocados adyacentes entre si para producir una estructura compuesta con un borde radiante mas largo que el disponible a partir de una unica cuchilla y capaces de suministrar energia EM uniforme a lo largo de la longitud de dicha estructura compuesta. En estas realizaciones, la fase de la energia EM suministrada desde cada cuchilla es la misma y, aunque esto es preferible, esta invencion no esta limitada al suministro de energia en fase.
La figura 4A muestra una disposition que usa cuatro espatulas radiantes 216 situadas adyacentes entre si que estan fabricadas sobre un material de sustrato comun 218, que puede ser cuarzo u otro material dielectrico de perdida de microondas baja, para producir un campo uniforme a lo largo del borde radiante distal 220 de la estructura compuesta. Las propias espatulas estan disenadas para coincidir bien en una carga de tejido biologico presente en el extremo distal del instrumento. Para equiparar las espatulas a la fuente, se usa un transformador de impedancia de cuarto de onda 222 para equiparar la impedancia de una lmea de alimentation coaxial 224 (que puede ser el cable de lmea de transmision rigido 214 mencionado anteriormente), que es nominalmente 50 Q, con la impedancia de las cuatro espatulas radiantes 216 conectadas en paralelo. El transformador de impedancia de cuarto de onda 222 mostrado en este caso se produce a partir de una seccion de lmea de transmision coaxial con una impedancia igual a la raiz cuadrada de la impedancia Zo de la lmea de alimentacion coaxial 224 multiplicada por la impedancia Zsp de las cuatro espatulas radiantes 216 conectadas en paralelo, es decir la impedancia Zt (en Q) del transformador 222 viene dada por:
La longitud de dicho transformador de impedancia 507 es igual a un multiplo impar de un cuarto de la longitud de onda (cargada por constante dielectrica del material dielectrico que separa los cuatro conductores dispuestos coaxialmente, teniendo en cuenta la interaction entre la estructura y el aire o el tejido) a la frecuencia de funcionamiento.
La invencion no esta limitada al uso de cuatro espatulas radiantes en paralelo. Las puntas de instrumento pueden estar dotadas de dos o mas. En la practica, la manera mas facil de unir los sustratos de las espatulas radiantes lado a lado seria adherir una cuna de metal entre ambos conductores (es decir sobre ambas superficies del sustrato), lo que formaria una lmea de transmision de placas paralelas de justamente mas de cuatro veces la anchura, y de aproximadamente un cuarto de la impedancia caracteristica, es decir aproximadamente 12,5 Q. La anchura de las cuchillas individuales es de aproximadamente 2,5 mm. Por lo tanto, la anchura de la seccion radiante de la punta del instrumento compuesta es de aproximadamente 10 mm.
La figura 4B muestra una disposicion alternativa para garantizar que una cantidad igual de potencia es suministrada a las cuatro espatulas radiantes 216. En esta disposicion, se usan tres divisores de potencia de fase iguales (o divisores de potencia) 226, 228, 230 para dividir la potencia disponible en el extremo distal de la lmea de alimentacion coaxial 224 en cuatro partes iguales. Los divisores de potencia 228, 230 conectados a las espatulas radiantes 216 pueden ser acopladores equilibrados, de modo que cualquier potencia sin equiparar, es decir donde la
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punta del instrumento no esta en contacto con tejido, sera suministrada al puerto no acoplado del acoplador. En la disposicion mostrada, un primer divisor de potencia de 3 dB 226 divide la potencia suministrada por la linea de alimentacion coaxial 224 en dos partes iguales con la misma fase, y suministra esta potencia a dos acopladores o divisores de 3 dB adicionales 228, 230, lo que divide adicionalmente la potencia en cuatro partes iguales con la misma fase. Las cuatro fuentes de potencia de igual magnitud/fase son alimentadas a espatulas radiantes 216 para formar una punta del instrumento de reseccion quirurgica con una longitud de cuchilla radiante igual a la suma de cuatro espatulas individuales. Las cuatro espatulas 216 estan fabricadas preferentemente sobre un unico sustrato o material dielectrico 218. Esta disposicion tiene la ventaja de que las cuatro espatulas radiantes 216 estan separadas electricamente, lo que ayudara a garantizar que el campo electrico producido a lo largo de la longitud de la seccion radiante sea enteramente uniforme.
La figura 5 ilustra un instrumento de reseccion quirurgica 232 adecuado para llevar a cabo cirugia laparoscopica. El instrumento comprende una unidad de mano 234 que puede sujetarse en la mano de un usuario. Energia de frecuencia de microondas y energia de RF es alimentada desde un generador (no mostrado) a la unidad de mano 234 desde cable de alimentacion coaxial 224. Un gatillo 236 esta provisto en la unidad de mano 234. Cuando se aprieta el gatillo 236, la energia de frecuencia de microondas y/o la energia de RF es transferida a la punta del instrumento 238 mediante el vastago 240, que contiene una linea de alimentacion coaxial. La punta del instrumento 238 ilustrada es un cuerpo unitario que comprende una unica pieza de material dielectrico metalizado, por ejemplo ceramica o similares, conectada a la linea de alimentacion coaxial en el vastago 240. La punta del instrumento 238 puede estar configurada tal como se muestra en la figura 12 a continuacion. Sin embargo, puede usarse cualquiera de las puntas de instrumento descritas en el presente documento. La energia de frecuencia de microondas y la energia de RF recibidas en la punta del instrumento 238 producen campos 240 que se acoplan en tejido biologico 242 para coagular y cortar dicho tejido. El vastago 240 puede ser de hasta 2 m de longitud, es decir 3,5 m, y tener un diametro menor de 5 mm y mayor de 2 mm. El vastago 240 puede ser un miembro semirrigido flexible adecuado para uso con un dispositivo endoscopico. Este instrumento puede ser adecuado para cirugia minimamente invasiva, que puede incluir introducirlo a traves de una canula.
Las figuras 6 y 7 muestran dos estructuras de instrumento coaxiales 250, 252 que pueden usarse para cortar, coagular, extirpar y esterilizar tejido biologico. El diametro global de estas estructuras puede variar entre menos de 1 mm y mas de 5 mm. En ambos casos, las estructuras del instrumento 250, 252 comprenden una linea de alimentacion coaxial 254 que tiene un conector 256 en un extremo proximal para recibir energia de frecuencia de microondas y energia de RF desde un generador (no mostrado) mediante un cable coaxial flexible (no mostrado). La linea de alimentacion coaxial 254 tiene un conductor interno 258 separado de y coaxial con un conductor externo 260 mediante un material dielectrico de perdida adecuadamente baja 262, que puede ser PTFE de baja densidad, un material microporoso tal como Gortex® o similares.
En esta realizacion, una parte distal del conductor interno 258 es ahuecada para formar un paso 264 que se extiende hacia la punta del instrumento 266, 268. Es posible hacer al conductor interno 258 hueco usando el efecto superficial en conductores que se produce a frecuencias de microondas. Cuando un material conductor es expuesto a un campo EM, se somete a una densidad de corriente causada por cargas en movimiento. Buenos conductores, tales como oro, plata y cobre, son aquellos en los que la densidad de cargas libres es despreciable y la corriente de conduccion es proporcional al campo electrico a traves de la conductividad, y la corriente de desplazamiento es despreciable con respecto a la corriente de conduccion. La propagacion de un campo EM dentro de dicho conductor esta regida por la ecuacion de difusion, a la que se reducen las ecuaciones de Maxwell en este caso. Resolver la ecuacion de difusion, que es valida principalmente para buenos conductores, donde la corriente de conduccion es grande con respecto a la corriente de desplazamiento, puede verse que la amplitud de los campos decae exponencialmente dentro del material, donde el parametro de decadencia (8) se describe usando la siguiente ecuacion:
(DfMJ
en la que 8 es conocida como la profundidad de penetracion y es igual a la distancia dentro del material a la que el campo se reduce a 1/e (aproximadamente el 37 %) del valor que tiene en la interfaz, a es la conductividad del material, ^ es la permeabilidad del material, y Q es la frecuencia en radianes o 2nf (donde f es la frecuencia). A partir de esto, puede verse la profundidad de penetracion disminuye cuando la frecuencia de la energia de microondas se incrementa, dado que es inversamente proporcional a la raiz cuadrada de esta frecuencia. Tambien disminuye cuando la conductividad se incrementa, es decir la profundidad de penetracion es menor en un buen conductor que en otro material menos conductor.
Para las frecuencias de microondas de interes y los materiales de interes para implementar las estructuras mostradas en las figuras 6 y 7, la profundidad de penetracion es de aproximadamente 1 ^m, dado que el conductor interno 258 usando en la construccion de los aplicadores coaxiales descritos en el presente documento requiere un
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grosor de la pared de solamente aproximadamente 5 ^m para permitir que la mayoria del campo de microonda se propague. Esto implica que puede usarse un conductor central hueco sin causar ningun cambio a la onda EM que se propaga a lo largo de la estructura.
Una entrada de alimentacion de fluido 270 esta formada a traves del lado de la linea de alimentacion coaxial 254 para permitir que un suministro de fluido externo (gas o liquido) se comunique con el paso 264 para suministrar fluido a la punta del instrumento 266, 268. Preferentemente, la alimentacion de fluido no afecta al campo electromagnetico que ha sido establecido en la estructura de linea de transmision coaxial. La modelizacion EM se realiza para determinar puntos de alimentacion optimos donde el campo EM no resulta afectado. En una realizacion, gas es transportado a la punta del instrumento 266, 268 de las estructuras.
En la figura 6, la punta del instrumento 266 incluye una salida 272 del paso, lo que permite al gas entrar en el interior de la punta del instrumento 266 en la que el material dielectrico 262 esta retirado, que puede formar una region de generacion de plasma 274. En esta disposicion particular, la salida 272 comprende una pluralidad de ranuras en el conductor interno 258 dentro de la region de generacion de plasma 274. En la region de generacion de plasma 274, el campo electrico establecido por la energia EM de frecuencia de microondas y/o el campo de RF ioniza el gas para producir plasma en la misma region. El plasma puede ser termico o no termico y puede usarse para esterilizar tejido, proporcionar una trayectoria de retorno local para la corriente de RF, producir coagulacion superficial y/o ayudar con el corte del tejido. El plasma puede estar formado en la cavidad usando inicialmente energia a la frecuencia de RF para proporcionar la tension necesaria para golpear el plasma y a continuacion usando energia a la frecuencia de microondas para permitir que plasma sea sostenido. Donde la distancia entre la superficie externa del conductor interno y la superficie interna del conductor externo es muy pequena, es decir menos de 1 mm, el campo de microondas puede usarse para golpear y mantener plasma. Analogamente, puede ser necesario solamente usar el campo de RF para producir tanto plasma no termico para esterilizacion como plasma termico para ablacion superficial y/o corte de tejido.
El extremo distal 276 del conductor interno 258 en la punta del instrumento 266 es una seccion puntiaguda maciza, que puede asumir la forma de una aguja afilada con un diametro pequeno, es decir 0,5 mm o menos, que puede ser particularmente eficaz cuando se realiza cultivo tisular. El extremo distal 277 de la region de generacion de plasma 274 esta abierto para permitir que el plasma sea suministrado fuera del instrumento.
Un balun de cuarto de onda (o multiplo impar del mismo) 278, que comprende un tercer conductor coaxial que esta acortado en su extremo distal y abierto en su extremo proximal esta conectado a la estructura para impedir que corrientes de microondas fluyan hacia atras a lo largo del conductor externo 260 hasta la linea de alimentacion coaxial 254, lo que puede causar calentamiento del tejido que esta en contacto con la superficie externa de la linea de alimentacion coaxial 254 o hacer que el perfil de la energia de microondas se vuelva no optimo, o producir una zona o region de coagulacion indeseable.
La composition del gas y su caudal y perfil de suministro, junto con el nivel de potencia y el perfil de la energia EM de RF y/o energia EM de microondas suministradas determina el tipo de plasma que se establece en la region de generacion de plasma 274 del instrumento y se transfiere al interior del tejido biologico.
El instrumento 252 en la figura 7 tiene una estructura de punta del instrumento similar al instrumento mostrado en la figura 6 excepto que el conductor externo 260 se ha continuado de modo que termina mas cerca del extremo distal 276 del conductor interno 258 en la punta del instrumento 268. En este caso, el conductor externo 260 asume la forma de un cono puntiagudo en el extremo distal de la punta del instrumento 268. La pendiente del conductor externo puede estar en el mismo angulo que la pendiente de la seccion puntiaguda maciza. Un chorro de plasma puede ser emitido a traves de un pequeno espacio 280 que separa el conductor interno 258 del conductor externo 260 en esta region.
La punta del instrumento puede estar dispuesta de modo que la descarga de ionization inicial o la descomposicion del gas se produzcan entre el extremo distal del conductor externo 260 y la seccion puntiaguda maciza del conductor interno 258. La seccion puntiaguda maciza puede tener forma de cono, que es una estructura preferida para uso en procedimientos clinicos donde es necesario guiar directamente el aplicador a traves de una serie de capas de tejido hasta el sitio de tratamiento, es decir para insertion percutanea o donde el aplicador tiene que encajar en un canal que es de diametro similar al del aplicador, es decir el canal para instrumento de un endoscopio quirurgico.
La figura 8 muestra otra estructura de instrumento 282 que puede usarse para establecer/emitir energia de RF para corte de tejido, energia de microondas para coagulacion/ablacion de tejido o plasma termico/no termico para esterilizacion, coagulacion/ablacion superficial, corte de tejido o para proporcionar la trayectoria de retorno preferencial para que la corriente de rF fluya (que, a su vez, es generada por energia de RF y/o de microondas). Esta estructura tiene una punta del instrumento 283 que comprende una linea de transmision de placas paralelas hueca que comprende: una placa (por ejemplo metalica) conductora superior 284 (mostrada transparente en este caso por claridad), una placa (por ejemplo metalica) conductora inferior 286, placas separadoras laterales no conductoras 288, cubierta del extremo proximal no conductora 290 con aberturas para permitir que la linea de alimentacion coaxial 224 y el cable de alimentacion de gas 292 se fijen y una cubierta del extremo distal no
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conductora 294 con una ranura o abertura 296 para permitir que se emita plasma termico o no termico. La distancia de separacion entre placas superior e inferior 284, 286 puede ser menor de 1 mm. La region entre las placas puede llenarse de aire, un gas (o mezcla de gases) procedente de la alimentacion de gas 292, un liquido o un plasma 298. El plasma 298 puede ser generado por el campo electrico establecido entre las placas superior e inferior 284, 286, que estan conectadas a los conductores interno y externo de la linea de alimentacion coaxial 224 respectivamente. El campo electrico puede ser un campo de RF o un campo de microondas o ambos suministrados al interior de la estructura simultanea o independientemente. La punta del instrumento 283 puede estar ubicada a varios metros de la fuente del generador de energia de RF y/o de frecuencia de microondas.
La figura 9 ilustra con mas detalle una punta del instrumento 300 similar a la punta del instrumento 283 mostrada en la figura 8. A caracteristicas comunes se les da el mismo numero de referencia y no se describen de nuevo. Esta realizacion incluye dos capas adicionales de material dentro de la punta del instrumento 300. Estas son capas de material dielectrico 304, 306 formadas en las superficies internas de las placas conductoras superior e inferior 284, 286 respectivamente que pueden usarse para concentrar el campo electrico o ayudar a la formacion de plasma dentro del espacio (es decir la region de generacion de plasma) delimitado por las paredes de la punta del instrumento 300. Las capas de material dielectrico 304, 306 pueden estar hechas de cuarzo u otro material dielectrico adecuado que tenga una elevada constante dielectrica (o permitividad relativa) de modo que tambien puedan proporcionar una trayectoria de retorno local sin necesidad de establecer plasma.
Las capas dielectricas 304, 306 pueden intercambiarse con sus placas conductoras respectivas 284, 286. Por ejemplo, las superficie superior e inferior de la punta del instrumento 300 pueden estar hechas de material dielectrico que tiene una capa de metalizacion sobre una superficie interna del mismo. En esta configuracion, el material dielectrico actua como un soporte para la capa de metalizacion y no toma parte en el funcionamiento electrico del circuito. Una capa de material dielectrico entre los dos electrodos o capas de metalizacion puede ayudar a enfocar el campo electrico y puede permitir que una trayectoria de retorno local se establezca sin necesidad de crear plasma. En esta disposicion, la tuberia de alimentacion de gas 302 entra en la punta del instrumento 300 a traves de una abertura en la pared lateral 288.
La figura 10 es otra realizacion de la invencion que se basa en una linea de transmision de placas paralelas hueca (es decir, llena de gas). En esta realizacion, la punta del instrumento 308 esta cerrada, es decir no se emite gas o plasma desde esta. En su lugar, una tuberia de gas independiente 310 esta provista para permitir que el gas sea devuelto al suministro de gas y reciclado o liberado. En caso contrario, la estructura es similar a la punta del instrumento 282 mostrada en la figura 8, y a caracteristicas en comun se les da el mismo numero de referencia y no se describen de nuevo.
Ademas, esta estructura tambien incluye una capa de material dielectrico (no mostrada) con un grosor no finito que se extiende entre las placas conductoras superior e inferior 284, 286 para reducir el tamano de la region de generacion de plasma y efectivamente para controlar la capacitancia de la estructura. Si el area ocupada por el material dielectrico fijo es Ai, el area disponible para el gas (o plasma) es Ai, la constante dielectrica del material fijo es ei, la constante dielectrica del material que llena el espacio abierto entre las dos placas es £2, y la distancia de separacion entre las dos placas es d, entonces, dado que la capacitancia formada por las dos regiones esta en paralelo, la capacitancia total Ct puede expresarse como:
Dada la resistencia del condensador de placas paralelas es la resistencia a fugas, que es extremadamente alta, es decir 10 Mfi, la impedancia de la estructura es aproximadamente la reactancia capacitiva Xc, que puede expresarse como
donde f es la frecuencia de funcionamiento.
Esto implica que si la region delimitada por aire, gas o plasma es mucho mas pequena que la region delimitada por el material dielectrico de valor fijo y la constante dielectrica (o permitividad relativa) de dicho material es alta, es decir 4 o mas, y la distancia entre las dos placas es pequena, es decir menor de 1 mm, entonces la estructura proporcionara la trayectoria de retorno local necesaria para la corriente de RF sin requerir que exista plasma entre las dos placas con el fin de proporcionar la trayectoria conductora necesaria.
Esto tambien implica que la capacitancia o impedancia de la estructura global puede no cambiar significativamente cuando el gas/aire se ioniza y se forma el plasma. Esto significa que aun puede generarse plasma no termico o
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termico dentro de la estructura para esterilizacion del tejido, coagulacion superficial o corte del tejido, pero la estructura tambien puede usarse para soportar el suministro de ene^a de RF y energia de microondas al interior del tejido para realizar corte y coagulacion del tejido sin la necesidad de que el plasma este presente dentro de la estructura. Esto puede ser ventajoso en terminos de que no haya necesidad de suministrar un campo de microondas a la estructura para sostener el plasma necesario para proporcionar una trayectoria de retorno local cuando se suministra energia de RF al interior del tejido para permitir al dispositivo realizar corte del tejido.
La figura 11 muestra otra punta del instrumento cerrada 309, similar a la mostrada en la figura 10. A las caracteristicas en comun se les da el mismo numero de referencia y no se describen de nuevo. En esta realizacion, las capas conductoras superior e inferior 284, 286 son capas de metalizacion formadas sobre capas dielectricas respectivas 312, 314 de una manera similar a la descrita anteriormente con referencia a la figura 9. Ademas, la figura 11 muestra una entrada 316 y una salida 318 para el gas, y un punto de conexion de terminacion 320 para la linea de alimentacion coaxial (no mostrada) que transporta la energia de RF y de microondas al interior de la punta del instrumento. El punto de conexion de terminacion 320 incluye un conector 322 para conectar el conductor interno de la linea de alimentacion coaxial a la capa de metalizacion superior 284 y un conector 324 para conectar el conductor externo de la linea de alimentacion coaxial a la capa de metalizacion inferior 286.
La figura 11 tambien indica los grosores de capas usadas en la punta del instrumento. Las capas de metalizacion 284, 286 tienen un grosor m, y son generalmente las capas mas finas. Las capas dielectricas 312, 314 tienen, cada una, un grosor t. La separation (espacio) entre las capas dielectricas 312, 314 tiene una altura g, y es generalmente la capa mas gruesa. La altura global de la punta del instrumento (es decir 2m+2t+g) es preferentemente menor que 2 mm y puede ser menor que 1 mm. Los tamanos relativos de la capa pueden obedecer las siguientes relaciones:
m < t
m « g
t < g
Existen una serie de modos de funcionamiento asociados con las estructuras del instrumento descritas anteriormente con referencia a las figuras 6 a 11, donde cualquier combination de energia de microondas, energia de RF y gas puede suministrarse selectivamente por separado o en cualquier combinacion a la punta del instrumento. Los posibles modos de funcionamiento son los siguientes:
- senal de RF solamente (para corte de tejido biologico). Una trayectoria de retorno local para la corriente de RF puede proporcionarse dentro de la punta del instrumento mediante la configuration adecuada de una estructura emisora bipolar, es decir capas finas de material dielectrico con constantes dielectricas adecuadas.
- senal de RF y gas (para corte de tejido biologico). La energia EM de RF puede usarse con un gas para crear un plasma termico, que puede usarse para cortar tejido biologico.
- senal de RF y gas (para esterilizacion de tejido). La energia EM de RF puede usarse con un gas para crear un plasma no termico, que puede usarse para esterilizar tejido biologico. La esterilizacion puede producirse al mismo tiempo que se usa la energia de RF para cortar el tejido.
- senal de rF y gas (para coagulacion o ablation superficial). La energia EM de RF puede usarse con un gas para crear un plasma termico, que puede usarse para realizar coagulacion o ablacion superficial de tejido.
- senal de microondas solamente (para coagulacion o ablacion). La punta del instrumento puede actuar como una antena para emitir energia EM de frecuencia de microondas al interior del tejido para realizar coagulacion y/o ablacion.
- senal de microondas y gas (para corte de tejido biologico). La energia EM de frecuencia de microondas puede usarse con un gas para crear un plasma termico, que puede usarse para cortar tejido biologico.
- senal de microondas y gas (para esterilizacion de tejido). La energia EM de frecuencia de microondas puede usarse con un gas para crear un plasma no termico, que puede usarse para esterilizar tejido biologico. La esterilizacion puede producirse al mismo tiempo que se usa la energia EM de frecuencia de microondas para realizar coagulacion y/o ablacion.
- senal de microondas y gas (para coagulacion o ablacion). La energia EM de frecuencia de microondas puede usarse con un gas para crear plasma termico, que puede usarse para realizar coagulacion o ablacion superficial.
- senal de RF y senal de microondas (para coagulacion o ablacion). La senal de RF puede usarse para ayudar a la energia de microondas en la ablacion o coagulacion del tejido.
- senal de RF, senal de microondas y gas (para corte de tejido biologico). La energia EM de RF y la energia EM de frecuencia de microondas pueden usarse en combinacion con un gas para crear un plasma termico, que puede usarse para cortar tejido.
- senal de RF, senal de microondas y gas (para esterilizacion de tejido). La energia EM de RF y la energia EM de frecuencia de microondas pueden usarse en combinacion con un gas para crear un plasma no termico, que puede usarse para esterilizar tejido biologico.
- senal de RF, senal de microondas y gas (para coagulacion o ablacion). La energia EM de RF y la energia EM de frecuencia de microondas pueden usarse en combinacion con un gas para crear un plasma termico, que puede usarse para realizar coagulacion o ablacion superficial.
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Es posible que el dispositivo se conmute entre suministro termico y plasma no termico ajustando la fuente de microondas y/o RF o cambiando el caudal del gas, la mezcla de gases o el perfil de suministro de gas.
La energia de RF puede usarse para cortar tejido y el plasma formado mediante el uso de la energia de RF y/o la energia de microondas puede usarse para proporcionar la trayectoria de retorno local para la corriente de RF necesaria para cortar tejido.
La energia de microondas y de RF pueden aplicarse a la estructura simultaneamente, donde la energia de RF esta siendo usada para cortar el tejido y la energia de microondas esta siendo usada para sostener el plasma usado para crear la trayectoria preferencial para la corriente de RF que esta siendo usada en el proceso de corte.
Las figuras 12 a 14 representan un instrumento electroquirurgico 330 que es una realizacion de la invention particularmente adecuada para uso en procedimientos gastrointestinales. El instrumento 330 comprende una linea de alimentation coaxial 332 que tiene un conductor interno 334 separado de y coaxial con un conductor externo 336 por un material dielectrico 338. Una punta del instrumento 340 esta conectada en el extremo distal de la linea de alimentacion coaxial 332. Un conector 342 esta conectado al extremo proximal del cable coaxial para recibir energia EM de RF y energia EM de frecuencia de microondas desde una fuente (por ejemplo mediante un cable coaxial flexible).
La punta del instrumento 340 es una pieza unitaria de material dielectrico (por ejemplo alumina Dynallox® de baja perdida) que tiene dos capas de metalizacion independientes formadas sobre ella. El conductor interno 334 de la iinea de alimentacion coaxial 332 se extiende mas alla del extremo distal de la linea de alimentacion coaxial 332 al interior de la punta del instrumento 340. Desde alli esta conectado electricamente a una de las capas de metalizacion. El conductor externo 336 de la linea de alimentacion coaxial 332 esta conectado a la otra capa de metalizacion. La punta del instrumento 340 esta fijada a la linea de alimentacion coaxial 332 mediante un manguito 344 (por ejemplo de acero inoxidable), que puede engarzarse para empujar lenguetas de fijacion 346 al interior de muescas correspondientes en el cuerpo de ceramica de la punta del instrumento 340. La longitud del manguito 344 puede seleccionarse para equiparar la impedancia de la punta del instrumento 340 a la linea de alimentacion coaxial 332, es decir puede actuar como un adaptador ajustable.
Las capas de metalizacion 348, 350 se proporcionan en las superficies laterales de la punta del instrumento 340 (vease la figura 14). Las capas estan separadas entre si por la ceramica de modo que esta forma eficazmente una linea de transmision plana, similar a las estructuras descritas anteriormente. En esta realizacion, las capas de metalizacion se retiran de los bordes laterales y el borde distal de la punta del instrumento excepto en regiones donde se desea emitir un campo EM de RF. La figura 12 muestra esquematicamente una primera capa de metalizacion 348 que esta retirada ligeramente de los bordes de la punta del instrumento excepto a lo largo de una region a lo largo del borde inferior.
En esta realizacion, la punta del instrumento 340 tiene una forma de gancho donde uno de los bordes de la punta del instrumento 340 se curva hacia dentro y hacia fuera, es decir define un rebaje. El rebaje puede incluir una superficie orientada de forma sustancialmente proximal para facilitar extirpation de tejido, por ejemplo permitiendo que el tejido sea arrastrado, sacado o raspado fuera del sitio de tratamiento. La region a lo largo del borde inferior (La region de corte por RF) hasta la que se extiende la primera capa de metalizacion 348 esta en el interior del rebaje.
La longitud de la punta del instrumento 340 que se extiende desde el manguito 344 para suministrar energia de RF y de microondas puede estar entre 3 mm y 8 mm, preferentemente 4 mm. La anchura de la punta del instrumento puede ser similar al diametro de la linea de alimentacion coaxial, por ejemplo entre 1,1 mm y 1,8 mm, preferentemente 1,2 mm. El grosor de la parte distal de la punta del instrumento 340 puede estar entre 0,2 mm y 0,5 mm, preferentemente 0,3 mm (vease la figura 14).
La forma general del extremo distal del instrumento es la de una cuchara o paleta que tiene un radio proporcionado con el de la region interna del vaso (por ejemplo intestino) en el que debe tener lugar el tratamiento. Por ejemplo, la disposition curva mostrada puede ser adecuada para llegar debajo de un polipo y sacarlo con la paleta.
La figura 13 muestra una vista en planta de la punta del instrumento 340. El extremo distal esta biselado. La figura 14 es una section transversal tomada a lo largo de la linea A-A en la figura 13, y muestra la naturaleza curva de la punta del instrumento 340.
El instrumento 330 puede ser giratorio cuando esta dentro del intestino, por ejemplo usando uno de los mecanismos descritos a continuation con referencia a las figuras 22 a 25.
El instrumento puede incorporar un conducto de alimentacion de fluido (no mostrado) para proporcionar capacidad de inyeccion de un liquido (por ejemplo solution salina). Por ejemplo, la solution salina podria introducirse a lo largo del conductor interno de la linea de alimentacion coaxial de una manera similar a las realizaciones mostradas en la figura 6 y 7, para ser inyectable desde una abertura formada en la punta del instrumento 340. Como alternativa, un conducto de alimentacion de fluido independiente puede montarse a lo largo de la linea de alimentacion coaxial.
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Esta idea de un instrumento y aplicador de solucion salina integrados puede ser particularmente util para extirpar polipos sesiles que no tienen un tallo procedente de la pared del intestino. En este procedimiento, a la pared del intestino (la capa submucosal) se le puede inyectar solucion salina (u otro fluido) para proporcionar una barrera (en la que la energia EM de RF o de microondas aplicada se disiparia exclusivamente) cuando se extirpa el polipo. Las ventajas de este metodo son que puede reducir el riesgo de que la energia sea suministrada demasiado lejos en el interior de la pared intestinal causando de este modo perforacion, y que puede permitir que el tejido enfermo que esta siendo extirpado no sea danado, de modo que se le pueda realizar histologia.
Un instrumento para tratar polipos en el intestino que tiene la funcion de suministro de fluido descrito anteriormente puede realizar, de este modo, cualquiera de las siguientes acciones:
- inyeccion de fluido (solucion salina u otro) para engordar la pared del intestino para reducir el riesgo de perforacion intestinal. Es ventajoso ser capaces de usar el mismo instrumento para suministrar fluido a medida que suministra energia de RF y/o de microondas, dado que puede producirse deshinchado cuando un instrumento diferente se introduce en la region debido a que el fluido se filtre al exterior o puede producirse deshinchado durante el tratamiento. La capacidad de introducir fluido usando la misma estructura de tratamiento permite que el nivel se rellene en cuanto se produce deshinchado.
- inyeccion de fluido para lavar el intestino. Puede usarse el mismo instrumento para introducir fluido (agua, solucion salina, etc.) en el intestino para retirar productos de desecho que residen dentro del intestino para proporcionar una mejor visibilidad durante el tratamiento.
- aplicar energia EM de RF para cortar a traves del polipo.
- aplicar energia EM de microondas para coagular la sangre para prevenir una hemorragia excesiva o para detener la perdida de sangre (lo que tambien puede proporcionar visibilidad mejorada)
- aplicar energia EM de microondas para extirpar tejido.
Los polipos cancerosos pueden destruirse por ablacion solamente o el tejido canceroso que queda posteriormente a la extirpacion del polipo puede destruirse.
La capacidad de introducir fluido usando la misma estructura de tratamiento reduce el riesgo, es decir de infeccion, para el paciente y permite que el procedimiento clinico global se realice en un periodo de tiempo relativamente corto.
Durante el tratamiento, puede ser necesario extraer la alimentacion de fluido cuando se aplica la energia de RF o de microondas. Para este fin, un cono puede ser empujado sobre la punta del instrumento cuando se requiere fluido, y arrastrarse hacia atras sobre el conducto de alimentacion de fluido cuando no se requiere fluido. El cono (u otra cubierta retractil adecuada) puede estar controlado por uno o mas alambres guia que discurren a lo largo del conjunto o puede estar controlado por el movimiento longitudinal del conducto de alimentacion de fluido.
La figura 15 muestra una vista lateral esquematica de un aparato electroquirurgico 400 en el que puede usarse un instrumento electroquirurgico 402 que es una realization de la invention. El aparato 400 comprende un tubo portador comun 404 que recibe un cable coaxial 406 y un conducto de alimentacion de fluido 408 en un elemento de union 410 ubicado en su extremo proximal y los transporta al instrumento 402 en su extremo distal. El cable coaxial 406 esta conectado a un generador de energia de RF/microondas (no mostrado) mediante un conector de liberation rapida 412. En esta realizacion, el conducto de alimentacion de fluido 408 esta dispuesto para recibir solucion salina, por ejemplo procedente de una jeringa (no mostrada). Un mando giratorio 414 esta montado sobre el tubo portador comun 404 para permitirle girar cuando esta montado en el canal para instrumento de un endoscopio. Esta estructura se describe con mas detalle a continuation con referencia a la figura 22.
El propio instrumento 402 se muestra con mas detalle en la figura 16. El cuerpo de la punta del instrumento comprende un bloque dielectrico 416 que tiene capas de metalizacion sobre sus superficies superior e inferior, similar a la disposition descrita con referencia a las figuras 1 y 2. El conductor interno 418 del cable coaxial 406 sobresale desde el extremo distal del cable coaxial 406 y esta electricamente adherido (por ejemplo usando soldadura) a la capa de metalizacion superior (primer elemento conductor). El conductor externo del cable coaxial 406 esta acoplado electricamente a la capa de metalizacion inferior (segundo elemento conductor) mediante una termination trenzada 420. La termination trenzada 420 comprende una parte tubular que esta adherida electricamente al conductor externo y una parte de placa que se extiende distalmente que encaja debajo del bloque dielectrico 416 y esta conectado electricamente a la capa de metalizacion inferior.
En esta realizacion, una pieza conformada de material dielectrico 422 esta fijada a la superficie inferior del bloque dielectrico 416. Puede estar fijada a la capa de metalizacion inferior. La pieza conformada de material dielectrico 422 es curva de modo que, en section transversal, su superficie inferior describa la cuerda de un circulo entre los bordes del bloque dielectrico 416. En la direction longitudinal, la pieza conformada de material dielectrico 422 comprende una parte proximal con una seccion transversal constante y una parte distal en la que el lado inferior se estrecha gradualmente (por ejemplo de manera curva) hacia el bloque dielectrico 416.
En esta realizacion, el conducto de alimentacion de fluido 408 termina con una aguja 424 (por ejemplo una aguja hipodermica) que tiene un diametro externo mas pequeno que el conducto de alimentacion de fluido 408 y que
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termina con una punta afilada para penetrar en tejido biologico. La aguja 424 esta retenida en un agujero taladrado longitudinal 426 a traves de la pieza conformada de material dielectrico 422. El movimiento longitudinal del conducto de alimentacion de fluido 408 con respecto al bloque dielectrico 416 actua para extender y retraer la aguja 424 del cuerpo de la punta del instrumento.
La figura 17 muestra la relacion entre el conducto de flujo de fluido 408, el cable coaxial 406 y el tubo portador comun 404. El tubo portador comun 404 es un tubo flexible, por ejemplo capaz de insercion en y movimiento con un endoscopio. Una primera cavidad longitudinal 428 esta formada en el tubo portador comun 404 para contener el conducto de alimentacion de fluido 408, que, a su vez, tiene un paso 430 para transportar solucion salina u otro fluido adecuado hasta el sitio de tratamiento. El conducto de alimentacion de fluido 408 puede tener libertad para moverse longitudinalmente a lo largo de la primera cavidad longitudinal 428 tal como se indica mediante la flecha 434. Una segunda cavidad longitudinal 432 esta formada en el tubo portador comun 404 para contener el cable de alimentacion coaxial 406.
Las figuras 18 a 20 muestran vistas de seccion transversal a traves de diversos ejemplos de un tubo portador comun. La figura 18 muestra un primer ejemplo en un estado vacio. El tubo portador comun 404 es un bloque cilindrico macizo de material que tiene formada en su interior una primera cavidad longitudinal 428 para el conducto de alimentacion de fluido y una segunda cavidad longitudinal 432 para el cable coaxial. Las secciones transversales de las cavidades en este ejemplo son circulares, lo que permite que el conducto de alimentacion de fluido 408 y el cable de alimentacion coaxial 406 encajen de forma ajustada tal como se muestra en la figura 20. En este ejemplo, el diametro de la primera cavidad longitudinal 428 es menor que el diametro de la segunda cavidad longitudinal 432. Por ejemplo, la primera cavidad longitudinal 428 puede tener un diametro de 0,8 mm y la segunda cavidad longitudinal 432 puede tener un diametro de 1,3 mm. El diametro del propio tubo portador comun 404 es 2,5 mm o menos, de modo que encaje en el canal para instrumento de un endoscopio.
La figura 19 muestra un segundo ejemplo, en el que la primera cavidad longitudinal 428 para el conducto de alimentacion de fluido no es circular. La primera cavidad longitudinal 428 en este caso tiene una seccion transversal en forma de C, lo que le puede dar una mayor area de seccion transversal. Esta forma de la cavidad puede usarse si la propia cavidad forma el conducto de alimentacion de fluido, es decir no contiene un tubo adicional para transportar el fluido.
La figura 20 muestra un ejemplo del tubo portador comun 404 en el que las primera y segunda cavidades longitudinales 428, 432 tienen el conducto de alimentacion de fluido 408 y el cable de alimentacion coaxial 406 en su interior. El diametro de la segunda cavidad longitudinal 432 se selecciona para adaptarse a la termination trenzada 420 sobre la superficie externa del cable de alimentacion coaxial 406.
La figura 21 muestra el extremo distal del aparato mostrado en la figura 15 desde el extremo distal del tubo portador comun 404 hasta la punta del instrumento 402. En este ejemplo, el conducto de alimentacion de fluido 408 y el cable de alimentacion coaxial 406 se extienden fuera del tubo portador comun 404 una corta distancia antes de que alcancen el cuerpo de la punta del instrumento. Esta caracteristica, junto con la flexibilidad del conducto de alimentacion de fluido 408 y el cable de alimentacion coaxial 406, puede permitir que el cuerpo de la punta del instrumento (y por lo tanto los bordes cortantes y/o radiantes) sea manipulado, por ejemplo girado, en el sitio de tratamiento. Las partes expuestas del conducto de alimentacion de fluido 408 y el cable de alimentacion coaxial 406 pueden estar protegidas por una funda adecuadamente rigida 436, que esta fijada al tubo portador comun 404.
La figura 22 muestra un primer mecanismo para hacer girar el cuerpo de la punta del instrumento. En este caso, la superficie externa del tubo portador comun 404 puede estar hecha deslizante para facilitar el deslizamiento con respecto a la superficie interna del canal para instrumentos del endoscopio. Un mando giratorio 438 puede estar asegurado (por ejemplo, tal como sujeto sobre el molde) sobre el tubo portador comun 404 en su extremo proximal, lo que permite al operador retorcer fisicamente todo el conjunto. En otra realization, el mando giratorio puede asegurarse al cable de alimentacion coaxial, que puede estar dispuesto para girar dentro del tubo portador comun.
Las figuras 23 a 25 ilustran una disposition alternativa para hacer girar el cuerpo de la punta del instrumento. En esta disposicion una junta giratoria esta provista en el extremo proximal del cuerpo de la punta del instrumento. Tal como se muestra en las figuras 23 y 24, la junta giratoria comprende una placa giratoria 450 cuyo eje de rotation esta alineado longitudinalmente con el cable portador comun, por ejemplo coaxial con este. La placa giratoria 450 esta asegurada al cuerpo de la punta del instrumento y es giratoria alrededor de su eje de rotacion con respecto al tubo portador comun 404 a traves de la action de una o mas (preferentemente dos) palancas de pivotamiento 452 (de las cuales solamente se muestra una en las figuras 23 y 24 por claridad). Cada palanca de pivotamiento 452 se acopla con la placa giratoria 450 (por ejemplo mediante un rebaje 456 o proyeccion de cooperation), de modo que el movimiento de la palanca alrededor de un pivote 454 hace que la placa 450 gire. La palanca 452 es movida por el operador usando un alambre de control 458, que se extiende a traves del tubo portador comun 404 hasta el exterior del dispositivo. Agujeros taladrados 460 adecuados pueden estar formados en el tubo portador comun 404 para este fin, tal como se muestra en la figura 25.
Como alternativa, puede usarse una junta giratoria coaxial que permita que los conductores tanto interno como externo giren, mientras se mantiene un buen contacto electrico sin fuga de RF o microondas. Esta junta puede manipularse usando uno o mas alambres gma, montados sobre un mecanismo mecanico que puede usarse para hacer girar la cuchilla radiante. Este mecanismo puede formar parte de la cuchilla.
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Para ayudar a garantizar que la estructura no impide la manipulacion por parte del usuario del endoscopio cuando este esta insertado dentro del cuerpo, es preferible que el cable coaxial muestre flexibilidad, por ejemplo usando un cable de linea de transmision de microondas con un dielectrico microporoso, por ejemplo un material Gortex, y usando un material trenzado para el conductor central en lugar de un material macizo.
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Los dispositivos descritos anteriormente pueden ser particularmente utiles para realizar Cirugia Endoscopica Transluminal de Orificio Natural (NOTES), donde pueden realizarse operaciones abdominales “sin cicatrices" usando un endoscopio que se ha hecho pasar a traves de uno de los orificios naturales dentro del cuerpo, es decir boca, uretra, ano, etc., a continuacion a traves de una incision interna realizada en el estomago, la vagina, la vejiga o el
15 colon, evitando de este modo cualesquiera incisiones o cicatrices externas. La capacidad de los instrumentos mostrados en las figuras 6 y 7 para realizar ablacion y esterilizacion superficial asi como corte y coagulacion tisular puede hacerles particularmente adecuados para uso en NOTES. La invencion se expone en las reivindicaciones adjuntas. Las realizaciones, aspectos, ejemplos o variaciones de la presente divulgacion que no estan dentro del alcance de dichas realizaciones se proporcionan para fines ilustrativos solamente y no forman parte de la invencion.
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Claims (14)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Un instrumento de reseccion electroquirurgico (200, 282, 402) para aplicar a tejido biologico (206) ene^a electromagnetica (EM) de radiofrecuencia (RF) que tiene una primera frecuencia y energia EM de microondas que tiene una segunda frecuencia mayor que la primera frecuencia, comprendiendo el instrumento:una punta del instrumento (202, 283, 300) que comprende un cuerpo hecho de un primer material dielectrico (416) que separa un primer elemento conductor (284) de un segundo elemento conductor (286); un cable de alimentacion coaxial (224, 406) que comprende un conductor interno (418), un conductor externo (420) coaxial al conductor interno, y un segundo material dielectrico que separa los conductores externo e interno, siendo el cable de alimentacion coaxial para transportar, simultaneamente o por separado, una senal de RF que tiene la primera frecuencia y una senal de microondas que tiene la segunda frecuencia; y un conducto de alimentacion de fluido (408) para suministrar fluido a la punta del instrumento; en el que el conductor interno esta conectado electricamente al primer elemento conductor y el conductor externo esta conectado electricamente al segundo elemento conductor para permitir que la punta del instrumento reciba la senal de RF y la senal de microondas, yen el que el primer y el segundo elementos conductores estan dispuestos para actuar:como electrodos activos y de retorno para transportar radiacion EM de RF correspondiente a la senal de RF, ycomo una antena para emitir radiacion EM de microondas correspondiente a la senal de microondas, caracterizado por que:el conducto de alimentacion de fluido esta dispuesto para suministrar liquido a la punta del instrumento, teniendo el conducto de alimentacion de fluido una salida (296) en el extremo distal de la punta del instrumento para introducir el liquido en el tejido biologico.
- 2. Un instrumento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que tanto el primer elemento conductor como el segundo elemento conductor se extienden hasta uno o ambos bordes del primer material dielectrico.
- 3. Un instrumento de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que el extremo distal del primer material dielectrico es redondeado.
- 4. Un instrumento de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en el que el conducto de alimentacion de fluido esta dispuesto para suministrar solucion salina a la punta del instrumento.
- 5. Un instrumento de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, que comprende un tercer material dielectrico (422) montado sobre el lado inferior del cuerpo de la punta del instrumento, curvandose el tercer miembro dielectrico hacia arriba a lo largo de su longitud hacia la punta del instrumento.
- 6. Un instrumento de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que el tercer material dielectrico incluye un paso longitudinal (426) para recibir el conducto de alimentacion de fluido.
- 7. Un instrumento de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en el que el conducto de alimentacion de fluido comprende una seccion de punta (424) desplazable en una direccion longitudinal con respecto al cuerpo de la punta del instrumento entre una posicion extendida, en la que la salida esta ubicada en la punta distal del instrumento, y una posicion retraida en la que la salida esta retirada de la punta distal del instrumento.
- 8. Un instrumento de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que la seccion de punta comprende una aguja.
- 9. Un instrumento de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, que comprende un tubo portador comun (404) para transportar el conducto de flujo de fluido y el cable coaxial juntos hasta el cuerpo de la punta del instrumento, en donde el tubo portador comun tiene un diametro externo de menos de 2,5 mm.
- 10. Un instrumento de acuerdo con la reivindicacion 9, en el que el tubo portador comun comprende una primera perforacion longitudinal (432) para recibir el cable coaxial y una segunda perforation longitudinal (428) para recibir el conducto de flujo de fluido.
- 11. Un instrumento de acuerdo con la reivindicacion 9, que comprende un mando giratorio (414) asegurado al tubo portador comun para hacer girar el tubo portador comun en el canal para instrumento de un endoscopio.
- 12. Un instrumento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el conducto de alimentacion de fluido esta dispuesto para suministrar gas al interior de una region de generation de plasma ubicada entre el primer y el segundo elementos conductores en la punta del instrumento, y en el que el primer y el segundo elementos conductores estan configurados para crear un campo electrico a partir de la senal de RF y/o la senal de microondasrecibidas, que es capaz de ionizar el gas para generar un plasma termico o no termico.
- 13. Un instrumento de acuerdo con la reivindicacion 12, en el que la region de generacion de plasma:5 esta incluida dentro de la punta del instrumento, usandose el plasma para proporcionar una trayectoria de retornolocal para la senal de RF para facilitar el corte del tejido biologico, oincluye una salida para permitir que plasma no termico o termico sea suministrado al tejido biologico.
- 14. Un instrumento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la punta del instrumento comprende un elemento de 10 linea de transmision plano en el que el cuerpo del primer material dielectrico es un elemento sustancialmente plano,el primer elemento conductor es una primera capa conductora sobre una primera superficie del elemento plano y el segundo elemento conductor es una segunda capa conductora sobre una segunda superficie del elemento plano que es opuesta a la primera superficie.15 15. Un instrumento de acuerdo con la reivindicacion 14, en el que el cable de alimentacion coaxial y el conducto dealimentacion de fluido tienen un diametro combinado que es menor de 2,5 mm, y la punta del instrumento se extiende fuera del cable de alimentacion coaxial 12 mm o menos y tiene una anchura de 2,0 mm o menos y un grosor de 0,5 mm o menos.20
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