ES2710361T3 - Asa quirúrgica con capacidad para suministrar energía electromagnética y/o plasma térmico a un tejido biológico - Google Patents

Asa quirúrgica con capacidad para suministrar energía electromagnética y/o plasma térmico a un tejido biológico Download PDF

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Abstract

Un asa quirúrgica (300, 350) que comprende: una sonda alargada que comprende un cable coaxial (302) para transportar energía electromagnética (EM) de radiofrecuencia (RF) y/o de frecuencia de microondas, y una punta de sonda conectada en el extremo distal del cable coaxial para recibir la energía de RF y/o de microondas; un paso de gas (320) para transportar gas a través de la sonda alargada hasta la punta de la sonda; y un bucle retráctil (338) montado en la punta de la sonda para rodear un área que contiene tejido biológico más allá de la punta de la sonda, en donde el cable coaxial comprende un conductor interno (312), un conductor externo (310) y un material dieléctrico que separa el conductor interno del conductor externo, caracterizada por que: la punta de la sonda comprende un primer electrodo conectado al conductor interno del cable coaxial y un segundo electrodo conectado al conductor externo del cable coaxial, en donde, en una primera configuración, el primer electrodo y el segundo electrodo están dispuestos para producir un campo eléctrico a partir de la energía EM de frecuencia de microondas y/o de RF recibida a través de un paso de flujo de gas recibido desde el paso de gas para generar y mantener un plasma térmico o un plasma no térmico en el área rodeada por el bucle retráctil

Description

DESCRIPCION
Asa quirurgica con capacidad para suministrar energla electromagnetica y/o plasma termico a un tejido biologico
Campo de la invencion
La invencion se refiere a un aparato electroquirurgico en el que se usa energla de radiofrecuencia y/o frecuencia de microondas para tratar tejido biologico al causar hemostasia (es decir, el sellado vasos sangulneos rotos promoviendo la coagulacion de la sangre) y, junto con un flujo de gas, generar y mantener un plasma termico. En particular, la invencion se refiere al uso de estas tecnicas electroquirurgicas en el contexto de un asa quirurgica, por ejemplo, para su uso en un procedimiento de polipectomla. Por ejemplo, la invencion se puede aplicar a un asa quirurgica adecuada para la insercion en el canal del instrumento de un endoscopio (o cualquier otro tipo de dispositivo optico usado en el tracto gastrointestinal (GI) o en cualquier otro lugar de un cuerpo humano o animal), que incluye un medio para introducir energla electromagnetica y/o plasma termico en tejido biologico.
Antecedentes de la invencion
La coagulacion con plasma de argon (CPA) o la coagulacion con haz de argon (ABC, por sus siglas en ingles) es una tecnica quirurgica conocida para controlar el sangrado de la superficie de una manera que no requiere contacto flsico entre una sonda quirurgica que suministra el plasma y la lesion. La CPA se puede realizar por endoscopia, por lo que un chorro de gas argon es dirigido a traves de una sonda que pasa a traves de un endoscopio. La ionizacion del gas argon a medida que se emite, crea el plasma que causa la coagulacion.
Para generar el plasma es deseable tener un campo electrico alto (por ejemplo, aplicando directamente un alto voltaje o configurando una condicion de alta impedancia que provoque un alto voltaje). Por lo general, esto se realiza mediante la aplicacion de un pulso de alto voltaje de RF (por ejemplo, de 500 V a 2 kV) entre un electrodo activo y un electrodo de retorno que estan separados por una pequena distancia, por ejemplo, de menos de 1 mm, por un corto perlodo de tiempo, por ejemplo, en un intervalo de 1 ms a 10 ms. El campo electrico alto puede descomponer el gas para iniciar un plasma. En una realizacion explicada en el documento WO 2009/060213, una condicion de alto voltaje (alta impedancia) se configura usando un circuito de retorno que usa un circuito oscilador de baja frecuencia (por ejemplo, radiofrecuencia), por ejemplo funcionando a 100 kHz y un transformador cuyo enrollamiento primario esta conectado al circuito oscilador de bajo voltaje por un controlador y dispositivo de conmutacion adecuados (por ejemplo, un chip de control de puerta y un MOSFET de potencia o BJT). La disposicion genera pulsos o picos de alto voltaje que generan o inician el plasma de otra manera. Una vez generado, la impedancia cae y el plasma puede mantenerse mediante un suministro de energla de microondas.
Los polipos en el tracto GI se pueden eliminar mediante un asa de uso medico en un procedimiento endoscopico, por ejemplo, usando un colonoscopio. En el caso de polipos pedunculados, el asa se pasa sobre el polipo y se aprieta alrededor del cuello del polipo para extirpar el polipo. El cuello del polipo puede cortarse pasando una corriente de radiofrecuencia (RF) a traves del tejido biologico. La corriente tambien puede facilitar la cauterizacion.
Los polipos sesiles se pueden eliminar de una manera similar. Es preferible "rellenar" tales polipos antes de la extraccion mediante la inyeccion de solucion salina o hialuronato de sodio, debajo del polipo para levantarlos y separarlos de la pared del colon circundante. Esto puede ayudar a reducir el riesgo de perforacion intestinal.
Se conoce la incorporacion de electrodos en el bucle de un asa para proporcionar un medio integrado para suministrar la corriente de RF. Ambos son monopolares, para su uso con una almohadilla de conexion a tierra separada unida al paciente, y se conocen disposiciones bipolares.
Una desventaja de las asas de corte por RF conocidas es el alto nivel de potencia electrica (en particular el uso de altos voltajes) necesario para iniciar la accion de corte, ya que conlleva el riesgo de danos termicos no deseados en la pared intestinal. Por ejemplo, el voltaje maximo asociado con la coagulacion monopolar y bipolar puede ser superior a 4.500 V y 450 V, respectivamente. Ademas, el uso de dispositivos monopolares otorga poco o ningun control sobre la trayectoria actual, lo que significa que la energla puede no ser suministrada de manera precisa o controlable a las regiones deseadas del tejido.
El documento de EE. UU. N.° 2010/0137857 describe multiples disenos de antenas para entregar energla de microondas a tejidos biologicos.
Sumario de la invencion
La invencion se define en las reivindicaciones adjuntas. Los aspectos, realizaciones y ejemplos descritos de la presente divulgacion que no estan dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas no forman parte de la invencion y se proporcionan meramente con fines ilustrativos.
En su forma mas general, la presente invention proporciona un dispositivo electroquirurgico que incluye un asa y un medio para suministrar plasma termico al tejido biologico rodeado por el asa. El asa puede ser un asa "frla", es decir, formada por una pieza de material (por ejemplo, material aislante) que no interactua con los componentes electricos del dispositivo. Como alternativa, el asa puede estar activa, es decir, conectada para recibir RF y/o energla de microondas para ser irradiada en el area rodeada por el asa. Por lo tanto, la presente invencion puede proporcionar un dispositivo electroquirurgico que sea capaz de generar, dentro de un area rodeada por un asa quirurgica, cualquiera de los siguientes: (i) un plasma para realizar la coagulation de la superficie, (ii) un campo de microondas no ionizante (en ausencia de plasma) para realizar la coagulacion a un nivel mas profundo, y (iii) un campo de RF para ayudar con el corte.
La funcionalidad de plasma puede ser util de la misma manera que la tecnica de CPA convencional, por ejemplo para tratar el sangrado de la superficie, como ser, durante el cierre del asa. La funcionalidad del campo de microondas puede usarse para tratar ulceras pepticas o coagular grandes vasos sangulneos, por ejemplo, para sellar los vasos sangulneos antes de cortar con el asa. La funcionalidad del campo de RF se puede usar para cortar a traves de un vaso sangulneo o region del tejido despues de la coagulacion. El procedimiento de corte de RF se puede realizar sin requerir tampoco la aplicacion de fuerza flsica.
De acuerdo con la invencion, se proporciona un asa quirurgica como se establece en la revindication 1. El asa quirurgica comprende: una sonda alargada que comprende un cable coaxial para transportar radiofrecuencia (RF) y/o energla electromagnetica (EM) de frecuencia de microondas, y una punta de sonda conectada en el extremo distal del cable coaxial para recibir la RF y/o la energla de microondas; un paso de gas para transportar gas a traves de la sonda alargada hasta la punta de la sonda; y un bucle retractil montado en la punta de la sonda para rodear un area que contiene tejido biologico mas alla de la punta de la sonda, en la que el cable coaxial comprende un conductor interno, un conductor externo y un material dielectrico que separa el conductor interno del conductor externo, en la que la punta de la sonda que comprende un primer electrodo conectado al conductor interno del cable coaxial y un segundo electrodo conectado al conductor externo del cable coaxial, y en la que el primer electrodo y el segundo electrodo estan dispuestos para producir un campo electrico a partir de la RF recibida y/o de la energla EM de frecuencia de microondas a traves de un paso de flujo de gas recibido desde el paso de gas para producir un plasma termico o no termico en el area rodeada por el bucle retractil. En uso, la punta de la sonda esta conectada para recibir energla de radiofrecuencia (RF) y/o de frecuencia de microondas desde un generador, y tambien define un paso de flujo para un gas.
En una primera configuration, la punta de la sonda define una estructura bipolar (por ejemplo, coaxial) para producir un campo electrico alto a partir de la energla de frecuencia de microondas y/o RF recibida a traves del paso de flujo para que el gas genere y mantenga el plasma. Por ejemplo, se puede usar un pulso corto (por ejemplo, que tenga una duration de 10 ms o menos, por ejemplo, entre 1 ms y 10 ms) de energla de RF para generar el plasma. La salida para el plasma se encuentra en la base del asa, y por lo tanto, se lo entrega al area rodeada por el asa.
El primer electrodo y el segundo electrodo pueden moverse entre si en una segunda configuracion en la que el primer electrodo se extiende distalmente mas alla del segundo electrodo para formar una estructura radiante para emitir un campo EM de microondas hacia fuera desde la punta de la sonda. En la segunda configuracion, la punta de la sonda define una estructura de antena para emitir energla de microondas no ionizante hacia el tejido. La estructura de la antena puede ser una antena monopolo radiante, que puede presentar la forma de un cilindro, una esfera, un alambre rlgido o una helice o una antena en torniquete que es capaz de emitir hacia el exterior (es decir, hacia afuera de la sonda), un campo electrico de la energla de frecuencia de microondas recibida. Por lo tanto, en la primera configuracion, el dispositivo puede usar una o ambas, la energla de RF y la de microondas, mientras que en la segunda configuracion, el dispositivo usa principalmente energla de microondas. En cualquiera de las configuraciones, el suministro de energla de microondas o de plasma puede intercalarse con el suministro de un campo de RF que tiene una forma de onda adecuada para cortar tejido. La forma de onda de la energla de RF usada para generar el plasma puede ser un pulso de alta amplitud, mientras que la forma de onda para cortar tejido puede comprender una onda continua que tiene una amplitud mas baja.
Puede ser posible que el campo de microondas no ionizante se genere sin movimiento relativo del primer y del segundo electrodo, por ejemplo, simplemente mediante el suministro de energla de microondas en ausencia de gas. Sin embargo, se puede producir un efecto de campo mas uniforme en el area rodeada por el bucle si el segundo electrodo se retira del primer electrodo, es decir, si el primer electrodo sobresale ligeramente en el bucle retractil.
El bucle retractil puede estar formado de material aislante, por lo que no interactua electricamente con el resto del dispositivo. Sin embargo, la eficacia de la segunda configuracion puede mejorarse si el bucle retractil esta hecho de material conductor y esta acoplado al primer electrodo. Para lograr esto, el asa puede incluir una base de asa en un extremo distal para el cable coaxial, teniendo la base del asa un par de canales de alimentation, en el que cada canal de alimentacion recibe una longitud del material conductor que forma el bucle retractil, en el que, en la segunda configuracion, el primer electrodo comprende una portion distal que sobresale hacia el area rodeada por el bucle retractil para actuar como una antena monopolo de microondas radiante, y una porcion proximal que se extiende a traves de la base del asa junto al par de canales de alimentacion. El bucle retractil puede as! acoplar energla de la porcion proximal e irradiarla al area rodeada por el bucle.
Ademas, en esta disposicion, el primer electrodo y el segundo electrodo o la longitud del material conductor que forma el bucle retractil forman electrodos activos y de retorno para una senal de RF transmitida por el cable coaxial. Por ejemplo, la antena monopolo de microondas y el bucle retractil pueden formar electrodos activos y de retorno para una senal de RF transmitida por el cable coaxial. Se puede formar una ruta de conduccion preferencial en el extremo distal de la sonda cuando la antena monopolo de microondas esta muy cerca (por ejemplo, alrededor de 0,5 mm) del extremo distal del segundo electrodo o de una porcion proximal del bucle retractil. Esto puede permitir que este dispositivo muestre una funcion de corte en el extremo distal de la sonda. Esta funcion puede ser particularmente util para eliminar una lengueta final de tejido que permanezca dentro del bucle retractil.
En la primera configuracion, el plasma se puede generar usando energla de microondas o de RF. Puede usarse energla de microondas para mantener el plasma despues de que se genere. Esta disposicion puede ofrecer una ventaja sobre el plasma de RF usado en los sistemas electroquirurgicos convencionales, donde el campo electrico puede colapsar debido a la capacitancia del cable y la carga causada por las variaciones tisulares.
La impedancia del plasma se ajusta preferentemente a la impedancia del aplicador (y del sistema de suministro de energla) a la frecuencia de la energla de microondas para permitir la transferencia eficiente de la energla de microondas, producida por la fuente de microondas, al plasma. Cuando se usa energla de microondas, el aplicador y/o el generador pueden sintonizarse (estatica o dinamicamente) para asegurar que el plasma se adapte a la carga presentada por el tejido. En las frecuencias de microondas, el cable forma una llnea de transmision de elementos distribuidos, donde la adaptacion de impedancia entre el aplicador y la fuente de energla esta determinada por la impedancia de la fuente del generador de microondas, la impedancia caracterlstica del cable (llnea de transmision), la impedancia de la estructura del aplicador en si y la impedancia del tejido. Si la impedancia caracterlstica del cable es la misma que la impedancia de salida de la fuente, entonces toda la potencia de microondas se entregara en el aplicador, menos la atenuacion causada por el cable (perdidas dielectricas y del conductor). Si la impedancia del aplicador y el tejido es la misma que la impedancia caracterlstica del cable, la potencia maxima disponible en la fuente se transferira a la carga de tejido/plasma. Se pueden hacer ajustes a la estructura del aplicador para mantener la mejor adaptacion de impedancia entre el aplicador y la carga de tejido/plasma, como se explica a continuacion. Los ajustes tambien se pueden hacer en el generador o en la interfaz entre el extremo distal del primer cable y el extremo proximal del segundo cable (instrumento). Estos ajustes pueden tener forma de un cambio de capacitancia y/o inductancia de una red que se adapte, es decir, una adaptacion de sintonizacion.
El gas puede ser argon, o cualquier otro gas adecuado, por ejemplo, dioxido de carbono, helio, nitrogeno, una mezcla de aire y uno cualquiera de estos gases, es decir, 10 % de aire/90 % de helio. El alto campo electrico para generar el plasma puede ser causado por la creacion de una condicion de alta impedancia para la energla EM de RF o la energla EM de microondas en la punta de la sonda. Esto se puede lograr mediante la selection de una geometrla adecuada para el primer y el segundo electrodos. Por ejemplo, una pieza de material dielectrico aislante, como el cuarzo u otro material similar de baja perdida, puede ubicarse entre el primer y el segundo electrodos en la primera configuracion. Esto reduce el campo electrico dentro del material dielectrico aislante y provoca un aumento consecuente en el campo electrico en el espacio lleno de gas al lado del material dielectrico de aislamiento. En la primera configuracion, el segundo electrodo puede estar dispuesto para extenderse mas alla (por ejemplo, en forma mas distal que) el primer conductor para garantizar que no se emita radiation no ionizante.
En una realization preferida, el asa es capaz de recibir tanto energla de RF como de microondas. La energla EM de RF puede ser para generar el plasma y puede recibirse como un pulso de alto voltaje. La energla EM de microondas es para mantener el plasma, es decir, suministrar energla al plasma para mantener el estado de ionization. Esto tambien puede ser recibido como un pulso. El plasma puede generarse repetidamente de manera que produzca un haz de plasma casi continuo. La ventaja de esta disposicion sobre el dispositivo de CPA convencional que usa solo energla EM de RF es que el plasma no colapsara debido a la carga capacitiva o al cambio de un entorno seco a humedo. Ademas, la naturaleza de doble configuracion del instrumento le permite cambiar a un estado adecuado para la coagulation profunda, donde el segundo electrodo (y el material dielectrico aislante) se retira a una distancia donde el primer electrodo se expone de manera tal que actua como una estructura de antena monopolo de microondas radiante como se explica a continuacion.
En los dispositivos de plasma de RF convencionales, la capacitancia del cable y los altos voltajes requieren una alta corriente de transmision de RF para mantener el plasma. Por ejemplo, podemos aplicar la ecuacion bien conocida: / = C — a un cuarto de ciclo a 400 kHz, donde dt es (2,5/4) ps = 625 ns. Si la capacitancia del cable es de 300 dt
pF y la tension maxima requerida es de 400 V, entonces / = 300 * 400/625 = 0,192 A, que es relativamente alta. La senal de microondas tiene un voltaje mucho mas bajo, por ejemplo de aproximadamente 20 V, y por lo tanto, supera esta desventaja.
Tambien puede ser posible generar el plasma usando la energla de frecuencia de microondas, por ejemplo, mediante el uso de un resonador de microondas o un transformador de impedancia, es decir, un transformador de cuarto de onda que transforma un voltaje bajo en un voltaje mas alto para generar el plasma usando una llnea de transmision de impedancia mas alta que tiene un cuarto de onda (o un multiplo impar del mismo) de largo en la frecuencia de operation. Esta llnea de alta impedancia se puede activar para generar el plasma y se puede apagar (es decir, para volver a una ilnea de impedancia mas baja) una vez que el plasma ha sido generado y se requiere para mantener el plasma. Preferentemente, se puede usar un PIN de potencia o un diodo de capacidad variable para cambiar entre los dos estados, aunque puede ser posible usar un interruptor coaxial o de gula de ondas.
La sonda alargada puede comprender un manguito que rodea el cable coaxial. El manguito puede actuar para proteger el cable coaxial, pero tambien puede definir el paso del gas, por ejemplo como un espacio entre una superficie interior del manguito y una superficie exterior del cable coaxial. El paso de gas puede tener un orificio de entrada ubicado en un extremo proximal del manguito para conectarse a una fuente de gas (por ejemplo, un cartucho de gas a presion o similar).
Ademas, el manguito puede ser el medio para provocar un movimiento relativo entre el primer y el segundo electrodos. El movimiento relativo entre el primer y el segundo electrodos se puede lograr deslizando un cateter conductor (por ejemplo, metalico) por un cable coaxial de microondas, cuyo conductor externo tambien puede ser metalico. En esta configuracion, la superficie interna del cateter (o tubo que se desliza por el cable coaxial) debe hacer un buen contacto electrico con el conductor externo del cable coaxial. Esto se puede lograr proporcionando una estructura conductora permeable al gas que sea deslizable con relacion al segundo electrodo o electrodo externo del cable coaxial y permita que el gas fluya a traves de el. La estructura conductora permeable al gas puede ser cualquiera de las siguientes: una malla conductora; una jaula de alambres o resortes conductores que se extienden radialmente; y una pluralidad de dientes que sobresalen radialmente espaciados en forma circunferencial. Por lo tanto, la estructura conductora permeable al gas puede proporcionar una pluralidad de (por ejemplo, cuatro o mas) conexiones circunferenciales o se necesitara producir puntos de contacto para asegurar que se realice una buena conexion electrica para la senal de microondas. Esta solucion puede proporcionar un equilibrio entre tener suficientes puntos de conexion para crear un ambiente apropiado para que la energla de microondas se propague, para permitir que fluya suficiente gas y permitir que el cateter externo se mueva sobre el cable coaxial con relativa facilidad.
En una realizacion, el segundo electrodo puede montarse o formarse en el extremo distal del manguito, y el manguito puede ser retractil con respecto al cable coaxial. En otras palabras, el manguito puede ser capaz de ser retirado para revelar el primer electrodo en la punta de la sonda. El manguito puede ser coaxial con el cable coaxial. Asl, el primer y el segundo electrodos pueden ser coaxiales entre si en la primera configuracion. El segundo electrodo puede ser una banda anular de material conductor en el extremo distal del manguito. El material dielectrico mencionado anteriormente puede ser un collar de cuarzo montado en el manguito hacia adentro de la banda anular. De forma alternativa o adicional, el material dielectrico puede ser parte del electrodo interno, como se explica a continuacion.
El manguito retractil puede comprender dos o mas secciones telescopicas. Las secciones telescopicas pueden tener un sello hermetico a los fluidos entre ellas para evitar que el gas se escape. El manguito exterior deslizable se puede retraer o extender usando un sistema mecanico o electromecanico, es decir, un deslizador mecanico, un motor lineal o una disposition de motor de velocidad gradual. Como se explica a continuacion, la position del manguito exterior con respecto al conductor externo del cable coaxial se puede determinar mediante una perdida de retorno o una medicion de ajuste/desajuste de impedancia realizada usando una potencia reflejada o una medicion de potencia directa y reflejada, es decir, un reflectometro o medicion de puente de relacion de ondas estacionarias, usando uno o mas detectores dentro del generador o dentro de la sonda.
El primer electrodo puede ser una estructura de antena monopolo de microondas de radiation acoplada para recibir energla EM de RF y/o de microondas desde el cable coaxial. El conductor externo del cable coaxial puede estar conectado a tierra para formar una alimentation desbalanceada o puede estar flotando para formar una alimentation balanceada a la antena, es decir, donde sube y baja el voltaje en ambos conductores. Preferentemente, el primer electrodo esta configurado para actuar como una antena de microondas para emitir un campo de microondas correspondiente a la radiacion EM de microondas recibida. Por ejemplo, la estructura radiante monopolar puede comprender un cilindro de material dielectrico que tiene un extremo distal semiesferico que rodea una longitud del conductor interno del cable coaxial que sobresale mas alla del conductor externo y se extiende a traves del cilindro de material dielectrico para sobresalir en su extremo distal semiesferico. Otras formas de extremos distales son posibles, por ejemplo, de balon o de extremo plano. El cilindro puede estar hecho de material ceramico de baja perdida. La presencia del cilindro dielectrico puede mejorar el suministro de energla al tejido, por ejemplo, reduciendo la cantidad de potencia reflejada. El extremo de la longitud del conductor interno que sobresale del extremo distal semiesferico del cilindro puede ser redondeado, por ejemplo, con forma de media esfera, para proporcionar un campo de emision mas uniforme.
La sonda se puede usar laparoscopicamente o se puede dimensionar para que se pueda insertar a traves de un dispositivo optico, por ejemplo, a traves del canal del instrumento de un endoscopio, gastroscopio, broncoscopio o similar. Por ejemplo, el cable coaxial puede tener un diametro de 2,5 mm o menos, preferentemente de 2,2 mm o menos. El manguito puede tener un diametro exterior inferior a 2,6 mm, preferentemente inferior a 2,5 mm. Para instrumentos laparoscopicos mas grandes, el diametro externo puede ser de 3 mm o mas, y se puede usar un cable coaxial de mayor diametro.
El bucle retractil puede estar hecho de cualquier material en forma de cable adecuado, por ejemplo, nitinol, nailon, alambre de metal o similares. Preferentemente, el material tiene propiedades de retencion de forma de modo que adopta automaticamente una configuracion de bucle al ser liberado de una configuracion de retraccion. Por lo tanto, el bucle retractil puede comprender un cable que se extiende mas alla del extremo distal del cable coaxial, estando dispuesto el cable para adoptar naturalmente una forma de bucle entre dos extremos situados en el extremo distal del cable coaxial. El bucle retractil puede ser ajustable para variar la longitud del cable entre los dos extremos.
El bucle retractil puede moverse con respecto a la base del asa, por ejemplo, dentro y fuera de un canal de almacenamiento formado en el manguito que rodea el cable coaxial. Preferentemente, el bucle retractil es movil con relacion al cable coaxial. Sin embargo, puede ser posible que el bucle retractil este fijo con relacion al cable coaxial y que la retraccion se realice moviendo una cubierta tubular con respecto al cable coaxial sobre el bucle.
Un cable de traccion puede estar conectado o formado integralmente con el bucle retractil. El cable de traccion puede extenderse hasta el extremo proximal del cable coaxial para permitir al operador desplegar el asa. El cable de traccion se puede conectar a un mecanismo deslizante (por ejemplo, un mecanismo deslizante manual) en el extremo proximal del dispositivo. El cable de traccion puede transportarse desde el extremo proximal al extremo distal a traves de un paso en el manguito. Es deseable que la traslacion entre la longitud del movimiento del deslizador en el extremo proximal y la apertura y cierre del bucle (o cambios en el diametro una vez que sale del extremo del cateter o tubo) sea consistente. Se puede unir un tubo lubricante delgado (por ejemplo, pegado) a la cubierta exterior del cable coaxial para que actue como una gula para el cable de traccion (o cables de traccion). Como alternativa, se podrla usar un tubo termocontralble de paredes muy delgadas para unir el tubo gula al cable coaxial. El tubo gula se extiende preferentemente en llnea recta a lo largo del eje del cable coaxial.
Se puede insertar un tubo de multiples orificios dentro de la estructura para proporcionar canales o espacios separados para el cable de traccion (o cables de traccion) y el cable coaxial. Como alternativa, se puede unir un solo tubo al conductor externo del cable coaxial para contener el cable de traccion con el fin de evitar que el cable de traccion se retuerza alrededor del cable coaxial.
La orientacion del bucle puede estar relacionada con la orientacion del pasaje en el manguito. Por lo tanto, el plano del bucle puede ser ajustarse girando el manguito. Preferentemente, el manguito es un cable trenzado capaz de transferir el par. Se puede montar una empunadura para girar el manguito, por ejemplo, sujeta al extremo proximal.
La invencion tambien puede expresarse como un aparato electroquirurgico que comprende: un generador de senales de radiofrecuencia (RF) para generar radiacion electromagnetica (EM) de RF que tiene una primera frecuencia; un generador de senal de microondas para generar radiacion EM de microondas que tiene una segunda frecuencia que es mas alta que la primera frecuencia; un asa quirurgica como la descrita anteriormente conectada para recibir la radiacion EM de RF y la radiacion EM de microondas; una estructura de alimentacion para transportar la radiacion EM de RF y la radiacion EM de microondas a la sonda, comprendiendo la estructura de alimentacion un canal de RF para conectar la sonda alargada al generador de senales de RF, y un canal de microondas para conectar la sonda alargada al generador de senales de microondas, una alimentacion de gas conectada para suministrar gas al asa quirurgica, en la que el aparato es operable para suministrar un plasma termico o no termico en el area rodeada por su bucle retractil.
El primer electrodo y el segundo electrodo pueden moverse uno respecto al otro en una segunda configuracion en la que el primer electrodo se extiende distalmente mas alla del segundo electrodo para formar una estructura radiante para emitir un campo EM de microondas hacia fuera desde la punta de la sonda, en el que el aparato es operable para emitir un campo electrico no ionizante hacia afuera desde la punta de la sonda cuando el primer electrodo y el segundo electrodo estan en la segunda configuracion sin el gas suministrado a los mismos.
El aparato puede comprender un circuito de generacion de senal de generacion dispuesto para provocar que se entregue uno, o mas pulsos de radiacion EM de RF a la sonda para generar el campo electrico alto a traves del paso de flujo para generar el plasma, en el que el circuito de generacion de senal de generacion incluye un conjunto de circuitos de control dispuesto para usar una caracterlstica detectable de un pulso de radiacion EM de microondas en el canal de microondas para activar la generacion del pulso de radiacion EM de RF. La radiacion EM de RF se usa para generar el plasma, mientras que la radiacion EM de microondas se usa para mantener el plasma. Al coordinar el suministro de un pulso de generacion de RF con un pulso de radiacion EM de microondas como se describio anteriormente, el aparato es capaz de generar el plasma con mayor certeza.
El aparato puede comprender, ademas, un detector de senal de microondas para realizar un muestreo de la potencia directa y reflejada en el canal de microondas y generar, a partir de ella, una senal de deteccion de microondas indicativa de la potencia de microondas suministrada por la sonda; y un controlador en comunicacion con el detector de senal de microondas para recibir la senal de deteccion de microondas, en el que el controlador es operable para seleccionar un perfil de suministro de energla para la radiacion EM de microondas, siendo el perfil de suministro de energla para la radiacion EM de microondas para la coagulacion de tejido, en el que el controlador comprende un microprocesador digital programado para emitir una senal de control de microondas para el generador de senales de microondas, siendo la senal de control de microondas para configurar el perfil de suministro de energla para la radiacion EM de microondas, y en el que el controlador esta dispuesto para determinar un estado para el control de senales de microondas basado en la senal de deteccion de microondas recibida. La disposicion se puede usar para medir la senal de microondas reflejada, por lo que la senal de deteccion de microondas es representativa de si se ha generado o no un plasma. El detector de senal tambien puede estar dispuesto para monitorear continuamente la radiacion EM de microondas reflejada y directa para garantizar que se mantenga la mejor adaptation de impedancia durante el suministro de plasma. El detector de senal de microondas puede comprender detectores de senal directa y reflejada (por ejemplo, acopladores de potencia direccionales adecuados en el canal de microondas). Los detectores pueden estar dispuestos para detectar solo la magnitud de la senal, por ejemplo, pueden ser detectores de diodos. Como alternativa, los detectores pueden estar dispuestos para detectar la magnitud y la fase, por ejemplo, pueden ser detectores heterodinos. Por lo tanto, la senal de deteccion de microondas puede ser representativa de la perdida de retorno o la information de adaptacion de impedancia. La position relativa del primer y del segundo electrodos del instrumento electroquirurgico puede ajustarse mediante el controlador en el modo de coagulation de la superficie (es decir, cuando se esta generando plasma) hasta que se alcanza un umbral de perdida de retorno establecido, es decir, de 8 dB, 10 dB o 12 dB.
El controlador puede operarse de una manera similar para seleccionar un perfil de suministro de energla para la energla EM de RF. Los perfiles disponibles para la energla EM de RF pueden incluir un pulso de generation para generar el campo electrico alto a traves del paso de flujo para generar el plasma; y una forma de onda de onda continua para cortar tejido biologico. La forma de onda de la onda continua puede tener una amplitud de uno o mas ordenes de magnitud mas baja que el pulso de generacion.
El aparato puede incluir un mecanismo de movimiento para provocar un movimiento relativo entre el primer electrodo y el segundo electrodo, en el que el controlador esta dispuesto para comunicar una senal de control al mecanismo de movimiento basandose en la senal de deteccion de microondas recibida. El mecanismo de movimiento puede ser mecanico y puede ser controlado manualmente, por ejemplo, por la persona que opere el instrumento. El mecanismo de movimiento puede comprender un accionador, por ejemplo una palanca o un brazo de traction, ubicado en el extremo distal del instrumento, por ejemplo, un mecanismo deslizante o giratorio que se mueve con la mano.
Sin embargo, tambien se contempla en el presente documento controlar el movimiento relativo del primer y segundo electrodos (es decir, establecer la primera y la segunda configuraciones) de manera automatizada, por ejemplo, usando un mecanismo electromecanico. Por ejemplo, en una realization, puede haber un controlador de configuration dispuesto para mover automaticamente el manguito y operar el suministro de gas de acuerdo con la velocidad del flujo de sangre en el sitio del tratamiento. Esta caracterlstica se puede usar para garantizar el manejo conveniente de grandes hemorragias y limitar la profundidad del calentamiento del tejido sano.
Ademas, el controlador puede estar dispuesto para operar automaticamente el mecanismo de movimiento como un medio para controlar la adaptacion de impedancia en el plasma. Las mediciones de potencia directa y reflejada en el canal de microondas se pueden usar para controlar la posicion del cateter externo con respecto al cable coaxial interno (o el electrodo interno conectado al cable coaxial) mediante el movimiento manual o por medio de un accionador electromecanico (accionador PZT, un accionador magnetoestrictivo, motor de velocidad gradual, motor lineal) basado en mediciones de perdida de retorno o adaptacion de impedancia. La aparicion de una hemorragia profunda o intensa al realizar ABC o una coagulacion de la superficie puede ocasionar que el plasma se extinga, lo que a su vez provocarla un cambio en la medicion de la perdida de retorno, es decir, de 10 dB (buena adaptacion) a 2 dB (mala adaptacion). En la presente invention, el manguito exterior se puede mover automaticamente hacia atras para permitir que la antena de microondas se despliegue para permitir que la energla de microondas no ionizante se acople a la sangre o al vaso en lugar de gas ionizante (plasma) para producir una coagulacion mas profunda para tratar el vaso sangrante mas grande.
El controlador de configuracion puede incluir un motor de velocidad gradual o un motor lineal conectado al manguito o al cable coaxial para mover el primer y el segundo electrodos entre si. El movimiento del primer electrodo tambien se puede basar en una medicion de la velocidad de flujo en lugar de o as! como en la medicion de adaptacion de impedancia o perdida de retorno. En este caso, el modo de operation cambia automaticamente de coagulacion superficial (ABC) a coagulacion mas profunda (antena monopolo extendida para administrar radiacion de microondas no ionizante) para producir una coagulacion profunda basada en un aumento en la velocidad del flujo sangulneo.
El controlador de configuracion se puede conectar a una valvula para controlar el suministro de gas, por ejemplo. para apagar el suministro cuando el instrumento se desplaza a la segunda configuracion y para encenderlo cuando el instrumento se desplaza a la primera configuracion. La valvula puede ser parte del instrumento, por ejemplo, integrado entre el manguito y el cable coaxial, o puede estar ubicado fuera del instrumento, por ejemplo, en la alimentation de gas.
Ademas, en combination con el detector de senal de microondas mencionado anteriormente, el controlador de configuracion puede estar dispuesto para controlar la posicion del manguito en la primera configuracion cuando el plasma esta presente sobre la base de la senal de deteccion de microondas para minimizar la senal de microondas reflejada. En otras palabras, el controlador de configuracion comprende una disposicion de realimentacion para ajustar con precision la posicion del manguito en la primera configuracion para facilitar el suministro eficiente del plasma.
Aunque el instrumento puede estar dispuesto para generar un plasma termico cuando esta en la primera configuracion, tambien puede estar dispuesto para generar un plasma no termico para la esterilizacion. Con una estructura de aplicador coaxial que tiene una region generadora de plasma con un diametro de entre 3 mm y 5 mm, es decir que el diametro interior del conductor externo dentro de la estructura coaxial tiene un diametro de entre 3 mm y 5 mm, y un tubo de cuarzo que encaja perfectamente en el interior con un espesor de pared de entre 0,25 mm y 1 mm, y donde el diametro exterior del conductor interno esta entre 0,75 mm y 4 mm (lo que permite un espacio para que el gas fluya en la region entre el conductor interno y la pared interna del tubo de cuarzo), se puede producir un plasma no termico adecuado para la desinfeccion o esterilizacion al operar el generador en modo pulsado con un ciclo de trabajo de menos de 40 %, por ejemplo de 28 %. En una realization, la potencia media cuadratica en un solo pulso de microondas es de 50 W y el tiempo de encendido del pulso es de 40 ms, dentro de un perlodo total de 140 ms, es decir que la potencia promedio suministrada al plasma es de 14,28 W a 2,45 GHz. Cuando se usa un pulso de generation de RF en esta configuracion, la duration del pulso de generation de RF es de aproximadamente 1 ms, y la frecuencia de las oscilaciones sinusoidales fue de 100 kHz. La amplitud fue de alrededor de 1 kV maximo (707 Vrms). La potencia de RF era inferior a 10 % de la potencia de microondas. El pulso de RF se sincronizo con la rafaga o pulso de microondas y se activo en el borde ascendente de la rafaga o pulso de microondas.
Para producir plasma termico, se puede aumentar el ciclo de trabajo, por ejemplo, de hasta 50 % o la onda continua (OC) y/o el nivel de potencia media cuadratica puede aumentar, por ejemplo, a 75 W o 100 W para esta geometrla particular del aplicador (si la geometrla disminuyera o aumentara, entonces la potencia de microondas y la amplitud del pulso de generacion de RF se ajustarlan en consecuencia). La proportion entre la RF y la potencia de microondas se mantendra preferentemente constante, por ejemplo, a menos de 10 % para plasma no termico y termico.
Tener la capacidad de realizar una esterilizacion en el extremo distal del instrumento puede ser particularmente ventajoso para el proposito de desinfectar el canal de instrumentos opticos. En otras palabras, el plasma no termico esta emitiendo a medida que el instrumento se retira del instrumento optico (por ejemplo, un endoscopio o similar) para tratar la superficie interna del instrumento. Si bien se prefiere el plasma no termico para este procedimiento, tambien puede ser posible lograr la esterilizacion al administrar solo radiation de RF de microondas no ionizante, es decir, en ausencia de gas.
La funcion de esterilizacion del plasma no termico tambien se puede usar para esterilizar las cavidades del cuerpo antes o despues del tratamiento. Donde el dispositivo se usa para limpiar o esterilizar instrumentos, por ejemplo en endoscopios o gastroscopios, el dispositivo puede configurarse para producir una combination de plasma no termico y radiacion de microondas no ionizante. El dispositivo tambien puede configurarse para producir plasma no termico, plasma termico y radiacion de microondas no ionizante cuando se usa en los procedimientos NOTES (cirugla endoscopica transluminal a traves de orificios naturales) o cuando es ventajoso poder realizar una coagulation de superficie, una esterilizacion de tejido corporal y una coagulacion profunda de grandes vasos o vasos sangrantes.
En el presente documento, radiofrecuencia (RF) puede significar una frecuencia fija estable en el intervalo de 10 kHz a 300 MHz y la frecuencia de microondas puede significar una frecuencia fija estable en el intervalo de 300 MHz a 100 GHz. La energla de RF debe tener una frecuencia lo suficientemente alta para evitar que la energla cause una estimulacion nerviosa, y lo suficientemente baja para evitar que la energla provoque el blanqueamiento del tejido o un margen termico innecesario o dano a la estructura del tejido. Las frecuencias de punto preferidas para la energla de RF incluyen uno o mas de los siguientes: 100 kHz, 250 kHz, 400 kHz, 500 kHz, 1 MHz, 5 MHz. Las frecuencias de punto preferidas para la energla de microondas incluyen 915 MHz, 2,45 GHz, 5,8 GHz, 14,5 GHz, 24 GHz.
Breve descripcion de los dibujos
Las realizaciones de la invention se explican a continuation con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es un sistema conocido de suministro de potencia adecuado para su uso con la presente invencion; La Figura 2 es una vista esquematica de un aparato electroquirurgico que es una realizacion de la invencion; La Figura 3 es una vista esquematica en section transversal de un dispositivo electroquirurgico que es una realizacion de la invencion;
La Figura 4A es una vista esquematica en seccion transversal de un instrumento electroquirurgico que es otra realizacion de la invencion en una primera configuracion; y
La Figura 4B es una vista esquematica en seccion transversal del instrumento electroquirurgico de la Figura 4A en una segunda configuracion.
Descripcion detallada; opciones adicionales y preferencias
La Figura 1 muestra un diagrama esquematico de un sistema de suministro de energla 100 descrito en el documento WO 2012/076844, que es adecuado para su uso en la presente invencion.
El sistema 100 comprende una llnea de RF 102 y una llnea de microondas 104, que forman parte de un canal de RF y un canal de microondas, respectivamente.
La llnea de RF 102 contiene componentes para generar y controlar una senal electromagnetica de frecuencia RF a un nivel de potencia adecuado para generar un plasma, como se describe a continuacion. En esta realizacion, incluye un oscilador de RF 1001, un controlador de potencia 1002, una unidad amplificadora (que en este caso comprende un amplificador excitador 1003 y un amplificador de potencia 1004), un transformador 1005 y un detector de senal de RF 1006.
La llnea de microondas 104 contiene componentes para generar y controlar una senal electromagnetica de frecuencia de microondas a un nivel de potencia adecuado para tratar tejido biologico. En esta realizacion, incluye un oscilador 1007 de fase bloqueada, un amplificador de senal 1008, un atenuador de senal ajustable (por ejemplo, un atenuador basado en diodo PIN analogico o digital) 1009, una unidad amplificadora (aqul, un amplificador excitador 1010 y un amplificador de potencia 1011), un acoplador de potencia directa 1012, un circulador 1013 y un acoplador de potencia reflejada 1014. El circulador 1013 alsla la senal directa de la senal reflejada para reducir los componentes de senal no deseados presentes en los acopladores 1012, 1014, es decir que aumenta la directividad de los acopladores. El circulador tambien protege los transistores dentro de la etapa de salida de alta potencia, por ejemplo, los transistores de potencia de GaN o GaAs. Es preferible que el aislamiento entre los puertos 1 a 3, 2 a 1 y 3 a 2 sea lo mas alto posible, es decir, de mas de 15 dB, o mas preferentemente de mas de 20 dB.
La llnea de RF 102 y la llnea de microondas 104 estan en comunicacion con un controlador 106, que puede comprender acondicionamiento de senal y circuitos de interfaz general 108, un microcontrolador 110 y un dispositivo de control 1015. El dispositivo de control 1015 puede monitorear varias posibles condiciones de error, lo que podrla ocasionar que el sistema no funcione de acuerdo con la especificacion prevista, es decir, que el sistema suministre la dosis incorrecta de energla en el tejido del paciente debido a que la salida o el tiempo de tratamiento es mayor que el requerido por el usuario. El dispositivo de control 1015 comprende un microprocesador que es independiente del microcontrolador 110 para garantizar que el microcontrolador este funcionando correctamente. El dispositivo de control 1015 puede, por ejemplo, monitorear los niveles de voltaje de las fuentes de alimentacion de CC o la sincronizacion de los impulsos determinados por el microcontrolador 110. El controlador 106 esta dispuesto para comunicar senales de control a los componentes en la llnea de RF 102 y la llnea de microondas 104. En esta realizacion, el microprocesador 110 esta programado para emitir una senal de control de RF Crf y una senal de control de microondas Cm para el controlador de potencia 1002 y el atenuador de senal ajustable 1009, respectivamente. Estas senales de control se usan para establecer el perfil de suministro de energla de la radiacion EM de RF y la emision de radiacion EM de microondas desde la llnea de RF 102 y la llnea de microondas 104, respectivamente. En particular, el controlador de potencia 1002 y el atenuador de senal ajustable 1009 son capaces de controlar el nivel de potencia de la radiacion de salida. Ademas, el controlador de potencia 1002 y el atenuador de senal ajustable 1009 pueden incluir un conjunto de circuitos de conmutacion capaz de establecer la forma de onda (por ejemplo, ancho de pulso, ciclo de trabajo y amplitud, etc.) de la radiacion de salida.
El microprocesador 110 esta programado para emitir la senal de control de RF Crf y la senal de control de microondas Cm basandose en la informacion de la senal del detector de senales de RF 1006 y los acopladores de potencia directa y reflejada 1012, 1014. El detector de senales de RF 1006 emite una senal o senales Srf que son indicativas del voltaje y la corriente (y opcionalmente, la fase entre el voltaje y la corriente) de la radiacion EM de RF en el canal de RF. En esta realizacion, el generador de microondas y RF puede controlarse a traves de la medicion de la informacion de fase solamente, que puede obtenerse a partir del canal de RF (a partir de la informacion de voltaje y corriente muestreada) o el canal de microondas (desde la informacion de potencia directa y reflejada muestreada). El acoplador de potencia directa 1012 emite una senal Sm1 indicativa del nivel de potencia directa y el acoplador de potencia reflejada 1014 emite una senal Sm2 indicativa del nivel de potencia reflejada. Las senales Srf, Sm1 , Sm2 del detector de senales de RF 1006 y los acopladores de potencia directa y reflejada 1012, 1014 se comunican con los circuitos de acondicionamiento de senales e interfaz general 108, donde se adaptan a una forma adecuada para pasar al microprocesador 110.
Una interfaz de usuario 112, por ejemplo, un panel de pantalla tactil, un teclado, una pantalla de cristal llquido o LED, un teclado de membrana, el interruptor de pedal o similar, se comunica con el controlador 106 para proporcionar informacion sobre el tratamiento al usuario (por ejemplo, un cirujano) y permitir varios aspectos del tratamiento (por ejemplo, la cantidad de energla suministrada al paciente, o el perfil de suministro de energla) para ser seleccionado o controlado manualmente, por ejemplo, a traves de comandos de usuario adecuados. El aparato puede operarse usando un interruptor de pedal 1016 convencional, que tambien esta conectado al controlador 106.
Las senales de RF y de microondas producidas por la llnea de RF 102 y la llnea de microondas 104, respectivamente, se ingresan a un combinador de senales 114, que transmite la radiacion EM de RF y de microondas por separado o simultaneamente a lo largo de un conjunto de cables 116 a la sonda 118. En esta realizacion, el combinador de senales 114 comprende una unidad de duplexor-diplexor que permite que la energla en microondas y las frecuencias de RF se transmitan a lo largo del conjunto de cables 116 (por ejemplo, un cable coaxial) a una sonda (o aplicador) 118, desde la cual se entrega (por ejemplo, por radiacion) al tejido biologico de un paciente en el canal del instrumento optico, por ejemplo, un endoscopio u otra superficie.
El combinador de senal 114 tambien permite que la energla reflejada, que regresa de la sonda 118 a lo largo del conjunto de cables 116, pase a las llneas de microondas y de RF 102, 104, por ejemplo, para ser detectado por los detectores contenidos en el mismo. Como se explica a continuacion, el aparato puede incluir un filtro de paso bajo 146 en el canal de RF y un filtro de paso alto 166 en el canal de microondas, de modo que solo una senal de RF reflejada ingresa en la llnea de RF 102 y solo una senal de microondas reflejada ingresa en la llnea de microondas 104.
Finalmente, el aparato incluye una unidad de fuente de alimentacion 1017 que recibe energla de una fuente externa 1018 (por ejemplo, la alimentacion principal) y la transforma en senales de alimentacion de CC V1-V6 para los componentes en el aparato. Por lo tanto, la interfaz de usuario recibe una senal de potencia V1, el microprocesador 110 recibe una senal de potencia V3, la llnea de RF 102 recibe una senal de potencia V3, la llnea de microondas recibe una senal de potencia V4, el acondicionamiento de la senal y los circuitos de interfaz general 108 recibe una senal de potencia V5, y el dispositivo de control 1015 recibe una senal de potencia V6.
La Figura 2 muestra un diagrama esquematico de un aparato electroquirurgico 200 que es una realizacion de la invencion. El aparato 200 comprende un instrumento electroquirurgico 202 capaz de suministrar radiacion electromagnetica (EM) de plasma o no ionizante desde su extremo distal. Los ejemplos de la estructura del instrumento 202 se describen a continuacion.
El instrumento 202 esta conectado a un sistema de suministro de energla, que puede ser como se describe con referencia a la Figura 1. Sin embargo, en la realizacion de la Figura 2, el sistema de suministro de energla comprende una fuente de radiacion de radiofrecuencia (RF) 204 y una fuente de radiacion de microondas 206 que estan conectadas para suministrar energla al extremo proximal del instrumento 202 a traves de una estructura de alimentacion 208. La estructura de alimentacion 208 puede incluir una unidad combinadora de senales 210 como se ha explicado anteriormente. La fuente de RF 204 y la fuente de microondas 206 pueden estar dispuestas para emitir una senal de RF y una senal de microondas, respectivamente, basadas en las senales de control CRF y CM desde un controlador (que no se muestra).
El instrumento 202 tambien esta conectado para recibir un gas, por ejemplo, a partir de una fuente de gas presurizado 214 a traves de la llnea de abastecimiento 212. Una valvula de control 216 en la llnea de abastecimiento 212 puede estar dispuesta para controlar el flujo de gas recibido por el instrumento 202, por ejemplo, basado en una senal de control Cg del controlador. Puede ser deseable activar la valvula de control de gas y/o el controlador de flujo antes de activar las fuentes de energla de RF y/o de microondas para asegurar que haya gas presente cuando dichas fuentes de energla se activen, ya que es necesario que haya gas presente en la region de formacion de plasma antes de que se pueda generar plasma. Puede ser preferible incluir un sensor de gas en la region de formacion de plasma y las senales de este sensor usadas para controlar las valvulas de flujo de gas. Este sistema tambien ayuda a controlar el uso del gas y evita que el paciente se llene con gas argon (u otro).
La information de medicion de RF y microondas tambien se puede usar para controlar el controlador de gas, es decir que la valvula de control de gas puede cerrarse cuando no se puede detectar la potencia de RF y/o de microondas usando los circuitos de monitoreo de voltaje/corriente y/o de potencia directa/reflejada dentro del generador. Puede ser preferible esperar un perlodo de tiempo establecido, es decir de 20 ms o 200 ms antes de desconectar el suministro de gas. Esta disposition actua como un mecanismo de seguridad y como un medio para controlar el uso de gas.
Un bucle de cable 218 esta montado en un extremo distal del instrumento 202 para formar un asa quirurgica. El bucle 218 puede retraerse mediante la operation de un deslizador 220 montado en el instrumento en su extremo proximal. El instrumento 202 puede comprender un manguito exterior 221 que lleva un cable coaxial y gas desde su extremo proximal al extremo distal. El deslizador 220 esta conectado al bucle 218 a traves de uno o mas cables de traction o varillas de empuje que se extienden a traves del manguito exterior 221.
La Figura 3 muestra una primera realizacion de un instrumento electroquirurgico 300 segun la invencion. El instrumento 300 comprende una sonda alargada formada por un cable coaxial central 302 rodeado por un manguito tubular 318. El extremo proximal del cable coaxial 302 (que se muestra a la izquierda en la Figura 3) termina en un conector 306 adecuado que esta adaptado para conectarse a la estructura de alimentacion que suministraba las senales de RF y microondas. El cable coaxial 302 transporta las senales de RF y microondas al extremo distal del instrumento (a la derecha en la Figura 3).
El extremo distal del cable coaxial 302 termina en un elemento aislante 308, como una esfera de vidrio o un disco de ceramica colocado entre el cuerpo del cable coaxial y la tapa cillndrica para evitar que se produzcan cortocircuitos o rupturas. Como alternativa, el dielectrico dentro del cable de microondas puede extenderse por ejemplo de 0,1 mm a 0,2 mm mas alla del conductor externo del cable coaxial. El conductor externo 310 del cable coaxial se detiene en el elemento aislante 308, pero el conductor interno 312 continua a traves del elemento aislante 308 y sobresale mas alla del elemento aislante 308 para una longitud seleccionada (usando simulaciones) para proporcionar la mejor adaptacion de impedancia para una coagulacion profunda. La longitud sobresaliente esta rodeada por una tapa de ceramica cillndrica 314 (u otro material dielectrico o magnetico adecuado), que termina en su extremo distal en una cupula 316, por ejemplo, una media esfera. El conductor interno 312 sobresale ligeramente de la cupula 316. El conductor interno 312 y la tapa cillndrica funcionan como un primer electrodo del instrumento.
El manguito 318 rodea el cable coaxial 302 para definir un espacio anular 320 entre la superficie exterior del cable coaxial 302 y la superficie interior del manguito 318. Se pueden usar elementos de soporte radial o espaciadores (que no se muestran) para ubicar el cable coaxial 302 dentro del manguito. El espacio anular 320 se puede usar para transportar gas al extremo distal del instrumento. La pieza de base 318 tiene un orificio 322 en una superficie lateral de la misma que esta conectado a la llnea de suministro de gas. En la union entre el manguito 318 y el conector 306, se proporciona un sello 324 hermetico a los gases, que puede ser una junta torica o similar, para minimizar el escape de gas. Por lo tanto, el gas introducido en el orificio 322 fluye a lo largo del espacio anular 320 para salir del instrumento por su extremo distal.
El manguito 318 tiene una superficie interior 321 electricamente conductora a lo largo de una longitud del mismo que conduce a su extremo distal. Por ejemplo, el manguito puede comprender un eje de acero inoxidable con un forro de poliimida en su superficie exterior. Su superficie interna 321 electricamente conductora esta conectada electricamente al conductor externo 310 del cable coaxial 302. En esta realization, esto se hace por medio de una malla 328 electricamente conductora montada dentro del espacio anular 320. La malla es porosa y, por lo tanto, permite que el gas fluya a traves de ella mientras tambien proporciona una conexion electrica. Esto tambien podrla lograrse usando un resorte o una pluralidad de pequenos cables conectados electricamente, es decir, soldados o engarzados o atrapados, a una o ambas superficies de conductores o electrodos 310 y 321. Proporcionar al menos dos puntos de contacto circunferenciales, idealmente al menos cuatro, alrededor de la circunferencia del o de los conductores puede garantizar un contacto electrico suficientemente bueno para que la energla de microondas se propague sin problemas. Tambien puede ser posible y preferible colocar una pluralidad de dientes o un pliegue parcial (por ejemplo, alrededor de la mitad) en/sobre uno de los conductores para hacer el contacto electrico necesario y permitir que el gas fluya hacia la region generadora de plasma o el extremo distal del dispositivo donde se forma el plasma.
La superficie interior 321 electricamente conductora del manguito esta cubierta, ademas, por un tubo aislante 330 (por ejemplo, hecho de cuarzo, ceramica o similar) a lo largo de su longitud distal que puede superponerse longitudinalmente con la tapa cillndrica 314. La superficie interior 321 electricamente conductora y el tubo aislante 330 funcionan como un segundo electrodo del instrumento.
El manguito 318 esta contenido con una funda protectora exterior 304, por ejemplo, formada de poliimida o similar. La funda protectora 304 termina en su extremo distal en una base anular 332. La base 332 del asa puede estar hecha de un aislante adecuado, por ejemplo de una ceramica para microondas de baja perdida, PTFE, PEEK, nailon o similares.
La funda exterior 304 define un paso para un par de cables de traction 334 desde el extremo proximal del dispositivo hasta el extremo distal. Cada cable de traccion 334 pasa a traves de la base 332 del asa a traves de un canal de alimentation (es decir, un paso formado en la base del asa). El par de cables de traccion 334 esta cada uno conectado en su extremo distal a un extremo 226 respectivo de una longitud de cable 338 que forma un bucle para el asa. El par de cables de traccion 334 estan conectados cada uno en su extremo proximal a un mecanismo deslizante 340 que es movil con respecto a la funda 304. El usuario puede operar el mecanismo deslizante 340 para ajustar la longitud del cable 338 que sobresale de la funda 304, controlando as! el diametro del bucle formado por la longitud del cable 338 en el extremo distal del dispositivo. La longitud del cable 338 puede tener una propiedad de retention de forma que le permita deformarse para ingresar a los pasos en el manguito, pero recuperar su forma de bucle cuando se extrae nuevamente.
Una empunadura 342 esta asegurada a la funda en el extremo proximal para permitir que el bucle gire. La funda 342 puede comprender un cable con trenzado metalico interno para transferir de manera eficiente el par aplicado a la empunadura 342.
Para evitar danar el extremo distal del dispositivo cuando se inserta a lo largo del canal del instrumento de un endoscopio, se monta una cubierta tubular 344 deslizable en el extremo distal de la funda 304. Un cable de traccion 346 se extiende desde la cubierta tubular 344 hasta una empunadura 348 en el extremo proximal del asa. El usuario puede accionar la empunadura 348 para deslizar la cubierta 344 sobre el bucle retractil 338. En uso, la cubierta 344 se desliza hacia atras sobre la funda 304 para exponer el bucle retractil 338.
En esta realizacion, el bucle retractil 338 actua como un asa "frla", es decir que no realiza ninguna funcion electrica. El bucle retractil 338 puede estar hecho de cualquier material aislante tipo alambre adecuado, por ejemplo de nitinol, nailon o similares.
El resto del instrumento esta dispuesto para generar un plasma en el area rodeada por el bucle retractil 338 siguiendo estos pasos:
- suministrar gas a la region distal del instrumento (es decir, a la region entre el tubo de cuarzo 330 y la tapa cillndrica 314),
- enviar un impulso de energla de RF a traves del cable coaxial para generar un plasma en el gas en la region distal generando un alto campo electrico en la region, y
- enviar un pulso de energla de microondas a traves del cable coaxial para sostener o mantener el plasma para garantizar que se realice el tratamiento adecuado.
El pulso de RF puede ser activado automaticamente por una caracterlstica (por ejemplo, el flanco ascendente) del pulso de microondas, de modo que los pulsos de generacion y de mantenimiento esten siempre sincronizados. El pulso de RF esta dispuesto para tener un voltaje adecuado para configurar un campo electrico para generar el plasma. El voltaje puede estar entre 150 V y 1500 V maximo, mas preferentemente entre 250 V y 750 V maximo. La frecuencia de los pulsos de RF puede estar entre 100 kHz y 1 MHz, y puede comprender una ventana o rafaga de formas de onda sinusoidales o senales que estan sincronizadas en el tiempo (por ejemplo, en funcion del pulso de microondas detectado), por ejemplo, para tener una duracion de entre 0,5 ps y 10 ms.
La potencia de microondas suministrada se puede monitorear (por ejemplo, midiendo las senales de microondas directa y reflejada) para verificar el estado del plasma.
En la realizacion anterior, el plasma es generado por la senal de RF. En otras realizaciones, el plasma puede ser generado solo por la senal de microondas, debido a que la proximidad entre los conductores interno y externo permite que se genere un alto campo electrico a partir de la senal de microondas. Por ejemplo, si es posible entregar 25 W de potencia de microondas de OC al extremo distal del instrumento, esto puede crear un campo electrico lo suficientemente alto. Un medio posible de generar el plasma usando el campo de microondas es disminuir la distancia entre los dos conductores dentro de la region de generacion de plasma en el momento en que se genera el plasma y luego, aumentar la distancia nuevamente una vez que se haya generado para crear el ambiente optimo (impedancia) para mantener el plasma.
Las Figuras 4A y 4B son vistas esquematicas en seccion transversal de un instrumento electroquirurgico 350 que es otra realizacion de la invencion. Los componentes en comun con la Figura 3 reciben los mismos numeros de referencia y no se describen nuevamente.
La realizacion en las Figuras 4A y 4B difieren de la realizacion de la Figura 3 en que la forma del asa quirurgica por el bucle retractil 338 es electricamente activa. En esta realizacion, el bucle 338 y al menos los extremos distales de los cables de traccion 334 estan hechos de un material electricamente conductor (por ejemplo, un cable metalico). El bucle 338 esta conectado electricamente al conductor externo 310 del cable coaxial 302 a traves de un elemento de contacto electricamente conductor 352. El elemento de contacto electricamente conductor 352 esta montado en la superficie exterior del manguito 318 y esta conectado electricamente a la superficie interior 321 electricamente conductora, que a su vez esta conectada al conductor exterior 310 del cable coaxial 302. El elemento de contacto 352 puede ser un tubo ensanchado que se ajusta sobre el manguito 318. La superficie interna 321 electricamente conductora puede incluir una o mas lenguetas que sobresalen a traves del manguito para tocar el elemento de contacto 352. El extremo distal ensanchado del tubo hace tope con la parte conductora de los cables de traccion 334 y/o el bucle 338.
En esta realizacion, el manguito 318 esta dispuesto para deslizarse en una direccion longitudinal con respecto al cable coaxial 302. Para lograr esto, el manguito 318 esta montado de manera deslizante de una manera telescopica dentro de una pieza de base proximal 354. Se puede colocar una junta torica 325 en la interfaz deslizante para mantener un sello hermetico. Un cable de traccion (que no se muestra) puede extenderse a traves del conector 306 para ayudar a colocar el manguito 318 con respecto al cable coaxial. El cable de traccion puede operarse manualmente, o puede conectarse a un mecanismo de control automatizado, por ejemplo, un motor de velocidad gradual o un motor lineal, que puede controlar automaticamente la posicion del manguito 318, por ejemplo, sobre la base de una senal de control del controlador.
El manguito deslizable permite al instrumento adoptar dos configuraciones. En una primera configuracion, como se muestra en la Figura 4A, la superficie interna 321 electricamente conductora del manguito 318 esta alineada longitudinalmente con la tapa cillndrica 314. Esta configuracion establece una region de alta impedancia que exhibe un alto campo electrico cuando se suministra la senal de RF o microondas al instrumento. En esta configuracion, el instrumento puede adaptarse para entregar plasma, por ejemplo, plasma termico para coagulacion superficial o plasma no termico para esterilizacion, desde el extremo distal de la sonda. Este modo de operacion corresponde al dispositivo que se muestra en la Figura 3. La presencia del bucle conectado a tierra no afecta materialmente la generacion del plasma porque los campos estan protegidos dentro del manguito.
El microprocesador puede estar dispuesto para emitir una senal de control para ajustar la posicion del manguito deslizante en relacion con el cable coaxial en funcion de la perdida de retorno detectada o la desadaptacion de impedancia que se determina en el controlador a partir de la senal de deteccion de microondas. Este control se puede realizar cuando se esta generando plasma, por ejemplo, para mantener una perdida de retorno o adaptacion requerida preestablecida, por ejemplo de 10 dB (el 90 % de la energla de microondas se suministra al plasma).
En una segunda configuration, como se muestra en la Figura 4B, el manguito 318 se desliza hacia atras con relacion al cable coaxial 302 para exponer una longitud de la tapa cillndrica 314 en el extremo distal del dispositivo. El extremo expuesto funciona como una antena de microondas monopolo radiante. En esta configuracion, se suministra una senal de microondas al cable coaxial en ausencia de gas. La senal de microondas se emite en un campo de radiation no ionizante. Los niveles de potencia de microondas no ionizante suministrada en el monopolo de radiacion distal pueden estar entre 2,5 W y 50 W de potencia de onda continua; el nivel depende de la velocidad del flujo sangulneo o del tamano del vaso que se coagula. El nivel de potencia tambien depende de las propiedades del cable de transmision de microondas usado para suministrar la energla de microondas desde el generador hasta el aplicador o la antena.
La energla de microondas suministrada a la tapa cillndrica 314 puede acoplarse para establecer una onda movil en las partes conductoras de los cables de traction 334, desde donde se transporta e irradia desde el bucle de alambre 338. La fuerza del campo radiado es maxima en el extremo distal del bucle, donde se juntan las ondas que viajan desde cada uno de los cables de traccion.
La energla de microondas puede suministrarse como una secuencia de pulsos o una rafaga de energla de microondas, por lo que la fuerza mecanica sigue o esta incorporada dentro de la rafaga de energla de coagulation de microondas. Por ejemplo, un perfil de activation puede comprender aplicar 10 W de potencia de microondas durante 10 segundos y aplicar la fuerza mecanica durante perlodos mas cortos dentro de ese marco de tiempo de 10 segundos, es decir que la energla mecanica y la energla de microondas se entregan juntas y la energla de microondas siempre se aplica, pero la energla mecanica se aplica a intervalos dentro de la ventana de aplicacion de la energla de microondas.
El extremo distal de la tapa cillndrica 314 puede terminar en una cupula electricamente conductora, lo que ayuda a garantizar que la densidad de potencia en el area rodeada por el asa no este demasiado concentrada en el extremo distal de la tapa cillndrica 314.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un asa quirurgica (300, 350) que comprende:
una sonda alargada que comprende un cable coaxial (302) para transportar energia electromagnetica (EM) de radiofrecuencia (RF) y/o de frecuencia de microondas, y una punta de sonda conectada en el extremo distal del cable coaxial para recibir la energia de RF y/o de microondas;
un paso de gas (320) para transportar gas a traves de la sonda alargada hasta la punta de la sonda; y un bucle retractil (338) montado en la punta de la sonda para rodear un area que contiene tejido biologico mas alla de la punta de la sonda,
en donde el cable coaxial comprende un conductor interno (312), un conductor externo (310) y un material dielectrico que separa el conductor interno del conductor externo,
caracterizada por que:
la punta de la sonda comprende un primer electrodo conectado al conductor interno del cable coaxial y un segundo electrodo conectado al conductor externo del cable coaxial,
en donde, en una primera configuracion, el primer electrodo y el segundo electrodo estan dispuestos para producir un campo electrico a partir de la energia EM de frecuencia de microondas y/o de Rf recibida a traves de un paso de flujo de gas recibido desde el paso de gas para generar y mantener un plasma termico o un plasma no termico en el area rodeada por el bucle retractil.
2. Un asa quirurgica de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que el primer electrodo y el segundo electrodo pueden moverse entre si de una primera configuracion a una segunda configuracion en la que el primer electrodo se extiende distalmente mas alla del segundo electrodo para formar una estructura radiante para emitir un campo EM de microondas hacia fuera desde la punta de la sonda.
3. Un asa quirurgica de acuerdo con la reivindicacion 2, que incluye una base de asa (332) en un extremo distal del cable coaxial, teniendo la base del asa un par de canales de alimentacion, recibiendo cada canal de alimentacion una longitud del material conductor que forma el bucle retractil, en donde, en la segunda configuracion, el primer electrodo comprende una porcion distal que sobresale hacia el area rodeada por el bucle retractil para actuar como una antena monopolo de microondas radiante, y una porcion proximal que se extiende a traves de la base del asa junto al par de canales de alimentacion.
4. Un asa quirurgica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la sonda alargada comprende un manguito (318) que rodea el cable coaxial, siendo el paso de gas un espacio entre una superficie interior del manguito y una superficie exterior del cable coaxial.
5. Un asa quirurgica de acuerdo con la reivindicacion 4, en la que el segundo electrodo esta formado en el extremo distal del manguito y el manguito es retractil con relacion al cable coaxial.
6. Un asa quirurgica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el primer electrodo es una estructura de antena monopolo de microondas de radiacion acoplada para recibir energia EM de RF y/o de microondas desde el cable coaxial, comprendiendo la estructura de antena monopolo de microondas de radiacion un cilindro (314) de material dielectrico que tiene un extremo distal semiesferico (316) que rodea una longitud del conductor interno del cable coaxial que sobresale mas alla del conductor externo y se extiende a traves del cilindro de material dielectrico para sobresalir en su extremo distal semiesferico.
7. Un asa quirurgica de acuerdo con la reivindicacion 2, en la que el conductor externo del cable coaxial esta conectado al segundo electrodo por una estructura conductora permeable a los gases (328) que puede deslizarse con relacion al segundo electrodo o el conductor externo del cable coaxial y permite que el gas fluye a traves de ella.
8. Un asa quirurgica de acuerdo con la reivindicacion 7, en la que la estructura conductora permeable a los gases es cualquiera de las siguientes:
una malla conductora;
una jaula de alambres o resortes conductores que se extienden radialmente; y
una pluralidad de dientes que sobresalen radialmente, espaciados de forma circunferencial.
9. Un asa quirurgica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la sonda puede insertarse a traves del canal del instrumento de un endoscopio.
10. Un asa quirurgica de acuerdo con la reivindicacion 4, en la que el manguito comprende un cable trenzado giratorio para permitir el ajuste de una orientacion del plano del bucle retractil.
11. Aparato electroquirurgico (200) que comprende:
un generador de senal de radiofrecuencia (RF) (204) para generar radiacion electromagnetica (EM) de RF que tiene una primera frecuencia;
un generador de senal de microondas (206) para generar radiacion EM de microondas que tiene una segunda frecuencia que es mas alta que la primera frecuencia;
un asa quirurgica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores conectada para recibir la radiacion EM de RF y la radiacion EM de microondas;
una estructura de alimentacion (208) para transportar la radiacion EM de RF y la radiacion EM de microondas a la sonda, comprendiendo la estructura de alimentacion un canal de RF para conectar la sonda alargada al generador de senal de RF, y un canal de microondas para conectar la sonda alargada al generador de senal de microondas,
una alimentacion de gas (212) conectada para suministrar gas al asa quirurgica,
en donde el aparato es operable para suministrar un plasma termico o un plasma no termico en el area rodeada por su bucle retractil.
12. Aparato electroquirurgico de acuerdo con la reivindicacion 11,
en el que el primer electrodo y el segundo electrodo se pueden mover entre si en una segunda configuracion en la que el primer electrodo se extiende distalmente mas alla del segundo electrodo para formar una estructura radiante para emitir un campo EM de microondas hacia fuera desde la punta de la sonda; y
en donde el aparato es operable para emitir un campo electrico no ionizante hacia afuera desde la punta de la sonda cuando el primer electrodo y el segundo electrodo estan en la segunda configuracion sin gas suministrado a la misma.
13. Aparato electroquirurgico de acuerdo con las reivindicaciones 11 o 12, que comprende un circuito de generacion de senal de generacion dispuesto para provocar que se suministren uno o mas pulsos de radiacion EM de RF a la sonda para generar el campo electrico alto a traves del paso de flujo para generar el plasma, en donde el circuito de generacion de senal de generacion incluye un conjunto de circuitos de control dispuesto para usar una caracterlstica detectable de un pulso de radiacion EM de microondas en el canal de microondas para activar la generacion del pulso de radiacion EM de RF.
14. Aparato electroquirurgico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, que comprende:
un detector de senal de microondas para realizar un muestreo de la potencia directa y reflejada en el canal de microondas y generar, a partir de ella, una senal de deteccion de microondas indicativa de la potencia de microondas suministrada por la sonda; y
un controlador en comunicacion con el detector de senal de microondas para recibir la senal de deteccion de microondas,
en donde el controlador es operable para seleccionar un perfil de suministro de energla para la energla EM de microondas, siendo el perfil de suministro de energla para la energla EM de microondas para la coagulacion de tejido,
en donde el controlador comprende un microprocesador digital programado para emitir una senal de control de microondas para el generador de senales de microondas, siendo la senal de control de microondas para establecer el perfil de suministro de energla para la energla EM de microondas, y
en donde el controlador esta dispuesto para determinar un estado para la senal de control de microondas basandose en la senal de deteccion de microondas recibida.
15. Aparato electroquirurgico de acuerdo con la reivindicacion 14, que incluye un mecanismo de movimiento para provocar un movimiento relativo entre el primer electrodo y el segundo electrodo, en donde el controlador esta dispuesto para realizar uno o mas de los siguientes:
comunicar una senal de control al mecanismo de movimiento basado en la senal de deteccion de microondas recibida, y
controlar de forma ajustable el mecanismo de movimiento para mantener una perdida de retorno de la sonda a un valor de al menos 10 dB.
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