ES2953581T3 - Instrumento electroquirúrgico - Google Patents

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Abstract

Un instrumento electroquirúrgico para suministrar energía de microondas a tejido biológico, en el que un par de elementos de sintonización conductores están montados en una punta de instrumento radiante para dar forma a un perfil de radiación de microondas del instrumento de modo que el perfil de radiación quede restringido alrededor de la punta del instrumento. Dichos elementos de sintonización pueden dar como resultado un perfil de radiación que es sustancialmente esférico alrededor de la punta del instrumento, proporcionando un volumen de ablación bien definido. Los elementos de sintonización actúan para mejorar la eficiencia con la que la energía de microondas puede entregarse al tejido objetivo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Instrumento electroquirúrgico
Campo de la invención
La invención se refiere a un instrumento electroquirúrgico para suministrar energía de radiofrecuencia y microondas a un tejido biológico con el fin de extirpar el tejido. El instrumento puede comprender una sonda que se puede insertar a través de un canal de un endoscopio o catéter, o puede usarse en cirugía laparoscópica o cirugía abierta. El instrumento se puede utilizar en aplicaciones pulmonares o gastrointestinales, aunque no se limita a ello.
Antecedentes de la invención
Se ha descubierto que la energía electromagnética (EM) y, en concreto, la energía de microondas es útil en operaciones electroquirúrgicas por su capacidad para extirpar tejido biológico. Normalmente, el aparato para suministrar energía EM al tejido corporal incluye un generador que comprende una fuente de energía EM y un instrumento electroquirúrgico conectado al generador, para suministrar la energía al tejido.
Los instrumentos electroquirúrgicos convencionales a menudo están diseñados para insertarse percutáneamente en el cuerpo del paciente. Sin embargo, puede ser difícil ubicar el instrumento por vía percutánea en el cuerpo, por ejemplo, si el sitio objetivo está en un pulmón en movimiento o en una sección de paredes delgadas del tracto gastrointestinal (GI). Se pueden suministrar otros instrumentos electroquirúrgicos en un sitio objetivo mediante un dispositivo de alcance quirúrgico (por ejemplo, un endoscopio) que se puede pasar a través de canales en el cuerpo, como las vías respiratorias o la luz del esófago o el colon. Con esto se permiten tratamientos mínimamente invasivos, lo cual puede reducir el índice de mortalidad de los pacientes y reducir los índices de complicaciones intraoperatorias y posoperatorias.
La extirpación de tejido con energía EM de microondas se basa en el hecho de que el tejido biológico está compuesto en gran parte por agua. El tejido de órganos blandos humanos tiene habitualmente entre el 70 % y el 80 % de contenido de agua. Las moléculas de agua tienen un momento dipolar eléctrico permanente, lo que significa que existe un desequilibrio de carga a través de la molécula. Este desequilibrio de carga hace que las moléculas se muevan en respuesta a las fuerzas generadas por la aplicación de un campo eléctrico variable en el tiempo a medida que las moléculas giran para alinear su momento dipolar eléctrico con la polaridad del campo aplicado. A frecuencias de microondas, las oscilaciones moleculares rápidas producen un calentamiento por fricción y la consiguiente disipación de la energía de campo en forma de calor. Esto se conoce como calentamiento dieléctrico.
Este principio se emplea en terapias de extirpación por microondas, donde las moléculas de agua en el tejido objetivo se calientan rápidamente mediante la aplicación de un campo electromagnético localizado a frecuencias de microondas, produciendo coagulación del tejido y muerte celular. Se conoce el uso de sondas emisoras de microondas para tratar diversas afecciones en los pulmones y otros órganos. Por ejemplo, en los pulmones, puede utilizarse radiación de microondas para tratar el asma y extirpar tumores o lesiones. Un sistema para la extirpación por microondas se describe en el documento US2017/0172656 A1.
Sumario de la invención
La invención se define en el conjunto de reivindicaciones. En su forma más general, la invención proporciona un aparato electroquirúrgico para suministrar energía de microondas a tejido biológico, en el que se utilizan un par de elementos de sintonización conductivos para dar forma a un perfil de radiación de microondas del instrumento, de modo que el perfil de radiación (también denominado "perfil de extirpación") esté limitado alrededor de la punta del instrumento. Los inventores han descubierto que el uso de dichos elementos de sintonización puede generar un perfil de radiación sustancialmente esférico alrededor de la punta del instrumento, lo que proporciona un volumen de extirpación bien definido. Los inventores también han descubierto que los elementos de sintonización pueden actuar para mejorar la eficiencia con la que se puede suministrar energía de microondas al tejido objetivo.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un instrumento electroquirúrgico que comprende: un cable de alimentación coaxial para transportar energía de microondas, teniendo el cable de alimentación coaxial un conductor interno, un conductor externo y un material dieléctrico que separa el conductor interno y el conductor externo; y una punta radiante dispuesta en un extremo distal del cable de alimentación coaxial para recibir la energía de microondas, comprendiendo la punta radiante: un conductor alargado conectado eléctricamente al conductor interno y que se extiende en dirección longitudinal para formar un radiador de microondas; un elemento de sintonización proximal conectado eléctricamente al conductor alargado en una región proximal de la punta radiante; un elemento de sintonización distal conectado eléctricamente al conductor alargado en una región distal de la punta radiante; y un cuerpo dieléctrico dispuesto alrededor del conductor alargado, el elemento de sintonización proximal y el elemento de sintonización distal, en donde el elemento de sintonización proximal y el elemento de sintonización distal están separados en la dirección longitudinal, de modo que se forma alrededor del cuerpo dieléctrico un campo de microondas emitido por el radiador de microondas.
El instrumento puede operar para extirpar tejido objetivo en el cuerpo. El dispositivo resulta particularmente adecuado para la extirpación de tejido en los pulmones, sin embargo, puede usarse para extirpar tejido en otros órganos (por ejemplo, el útero o el tubo digestivo). Para realizar una extirpación eficaz del tejido objetivo, la punta radiante debe ubicarse lo más cerca posible (y en muchos casos dentro) del tejido objetivo. Para alcanzar el tejido objetivo (por ejemplo, en los pulmones), será necesario guiar el dispositivo a través de conductos (por ejemplo, las vías respiratorias) y en torno a obstáculos. Esto significa que el instrumento será flexible idealmente y tendrá una pequeña sección transversal. En concreto, el dispositivo debe ser muy flexible cerca de su punta, donde puede que sea necesario dirigirlo a lo largo de conductos angostos tales como bronquiolos, que pueden ser estrechos y sinuosos.
El cable de alimentación coaxial puede ser un cable coaxial convencional de baja pérdida que se puede conectar en un extremo a un generador electroquirúrgico. En particular, el conductor interno puede ser un conductor alargado que se extiende a lo largo de un eje longitudinal del cable de alimentación coaxial. El material dieléctrico puede disponerse alrededor del conductor interno, por ejemplo, el primer material dieléctrico puede tener un canal a través del cual se extiende el conductor interno. El conductor externo puede ser un manguito hecho de material conductor que se dispone sobre la superficie del material dieléctrico. El cable de alimentación coaxial puede incluir además una funda protectora externa para aislar y proteger el cable. En algunos ejemplos, la funda protectora puede estar fabricada o revestida con un material antiadherente para evitar que el tejido se adhiera al cable. La punta radiante está ubicada en el extremo distal del cable de alimentación coaxial y sirve para suministrar energía EM transportada a lo largo del cable de alimentación coaxial hacia el tejido objetivo. La punta radiante puede estar fijada de forma permanente al cable de alimentación coaxial, o puede estar fijada de forma separable al cable de alimentación coaxial. Por ejemplo, se puede proporcionar un conector en el extremo distal del cable de alimentación coaxial, que está dispuesto para recibir la punta radiante y formar las conexiones eléctricas requeridas.
La punta radiante puede ser, por lo general, cilíndrica. El cuerpo dieléctrico puede fijarse al extremo distal del cable de alimentación coaxial. En algunos ejemplos, el cuerpo dieléctrico puede comprender una parte sobresaliente del material dieléctrico del cable de alimentación coaxial que se extiende más allá del extremo distal del cable de alimentación coaxial. Esto puede simplificar la construcción de la punta radiante y evitar los reflejos de la energía electromagnética en el límite entre la punta radiante y el cable de alimentación coaxial. En otros ejemplos, un segundo material dieléctrico, separado del material dieléctrico del cable de alimentación coaxial, puede utilizarse para formar el cuerpo dieléctrico. El segundo material dieléctrico puede seleccionarse para mejorar la coincidencia de impedancia con el tejido objetivo para mejorar la eficacia con la que se suministra la energía de microondas al tejido objetivo. La punta radiante también puede incluir múltiples piezas diferentes de material dieléctrico, que se seleccionan y disponen para dar forma al perfil de radiación de la manera deseada.
El conductor alargado está conectado eléctricamente al conductor interno del cable de alimentación coaxial y se extiende por dentro del cuerpo dieléctrico, de manera que actúa como un radiador de microondas. Dicho de otro modo, la energía de microondas transportada a la punta radiante desde el cable de alimentación coaxial puede irradiarse desde el conductor alargado. El conductor externo puede terminar en el extremo distal del cable de alimentación coaxial, de manera que el conductor alargado se extienda más allá de un extremo distal del conductor externo. De esta forma, la punta radiante puede actuar como una antena monopolo de microondas. Por tanto, la energía de microondas transportada a la punta radiante puede irradiarse desde el conductor alargado hacia el tejido objetivo circundante. El conductor alargado, por ejemplo, puede extenderse dentro de un canal en el cuerpo dieléctrico. El conductor alargado puede ser cualquier conductor adecuado que tenga una forma alargada. Por ejemplo, el conductor alargado puede ser un alambre, varilla o tira de material conductor que se extiende dentro del cuerpo dieléctrico.
El elemento de sintonización proximal puede ser una pieza de material conductor (por ejemplo, metal) que se encuentra cerca de un extremo proximal de la punta radiante. El elemento de sintonización distal puede ser una pieza de material conductor (por ejemplo, metal) que se encuentra cerca de un extremo distal de la punta radiante. Por tanto, el elemento de sintonización distal puede estar más alejado del extremo distal del cable de alimentación coaxial que el elemento de sintonización proximal. Los elementos de sintonización proximal y distal están conectados eléctricamente al conductor alargado. Por ejemplo, cada uno de los elementos de sintonización proximal y distal puede estar dispuesto sobre o alrededor del conductor alargado. Los elementos de sintonización proximal y distal pueden conectarse eléctricamente al conductor alargado por cualquier medio adecuado. Por ejemplo, los elementos de sintonización proximal y distal pueden unirse mediante soldadura blanda o soldadura por fusión al conductor alargado. En otro ejemplo, los elementos de sintonización proximal y distal se pueden conectar al conductor alargado usando un adhesivo conductor (por ejemplo, epoxi conductor). Como alternativa, uno o ambos de los elementos de sintonización proximal y distal pueden estar formados integralmente con el conductor alargado (por ejemplo, pueden fabricarse juntos como una sola pieza). Los elementos de sintonización proximal y distal están separados en una dirección longitudinal por una longitud del conductor alargado. Dicho de otro modo, una sección del conductor alargado está dispuesta entre los electrodos proximal y distal. Los elementos de sintonización proximal y distal pueden estar cubiertos por una parte del cuerpo dieléctrico, para que estén aislados/protegidos del entorno.
Los inventores han descubierto que una punta radiante que tiene una configuración como la descrita anteriormente puede reducir el desajuste de impedancia entre la punta radiante y el tejido objetivo circundante. Esto puede reducir la cantidad de energía de microondas que se retrorefleja por el cable de alimentación coaxial en la punta radiante (que se produce debido al desajuste de impedancia entre la punta radiante y el tejido objetivo). Como resultado, se puede mejorar la eficacia con la que se puede suministrar energía de microondas al tejido objetivo. Esto puede permitir que se reduzca la cantidad de energía que ha de transportarse por el cable de alimentación coaxial para extirpar el tejido objetivo. Esto a su vez puede reducir los efectos de calentamiento debido a la transmisión de energía de microondas a lo largo del cable de alimentación coaxial, de manera que el instrumento electroquirúrgico pueda utilizarse durante periodos de tiempo más prolongados.
Los inventores también han descubierto que los elementos de sintonización proximal y distal pueden producir un perfil de radiación más deseable de la punta radiante. En concreto, los elementos de sintonización pueden conformar el perfil de radiación de modo que se concentre alrededor de la punta radiante y reducir la cola del perfil de radiación que se extiende hacia atrás a lo largo del cable de alimentación coaxial. De esta forma, la energía de microondas transportada a la punta radiante puede emitirse desde la punta radiante y extirpar el tejido objetivo circundante en un volumen bien definido alrededor de la punta radiante. El volumen de extirpación (es decir, el volumen de tejido que se extirpa con la energía de microondas irradiada) puede ser aproximadamente esférico. La forma, el tamaño y la ubicación de los elementos de sintonización pueden seleccionarse para obtener un perfil de radiación de microondas deseado.
El elemento de sintonización proximal y el elemento de sintonización distal pueden estar dispuestos simétricamente con respecto a la dirección longitudinal. Por ejemplo, el elemento de sintonización proximal y el elemento de sintonización distal pueden ser cilíndricos, por ejemplo, tener un eje central que es colineal con un eje longitudinal del conductor alargado. El eje longitudinal del conductor alargado es un eje a lo largo de la longitud del conductor alargado. Por ejemplo, el elemento de sintonización proximal puede ser una pieza cilíndrica de material conductor dispuesta alrededor de y coaxial con el conductor alargado. Esto puede mejorar la simetría axial del perfil de radiación de la punta radiante.
En algunas realizaciones, el elemento de sintonización proximal puede estar separado del extremo distal del cable de alimentación coaxial en la dirección longitudinal. Por ejemplo, el cuerpo dieléctrico puede incluir un espaciador situado entre el extremo distal del cable de alimentación coaxial y el elemento de sintonización proximal. Los inventores han descubierto que espaciar el elemento de sintonización proximal del extremo distal del cable de alimentación coaxial puede introducir un cambio de fase en el instrumento. El cambio de fase puede mejorar la coincidencia de impedancia entre la punta radiante y el tejido objetivo, de modo que se pueda mejorar la eficacia con que la energía de microondas pasa al tejido objetivo. El cambio de fase puede depender de la distancia entre el extremo distal del cable de alimentación coaxial y el extremo proximal del elemento de sintonización proximal.
En algunas realizaciones, el elemento de sintonización proximal puede incluir un canal para recibir el conductor alargado. El canal puede servir para situar el elemento de sintonización proximal con respecto al conductor alargado y mejorar la conexión entre el elemento de sintonización proximal y el conductor alargado. El canal también puede facilitar el montaje de la punta radiante, ya que el elemento de sintonización proximal puede situarse sobre el conductor alargado en la posición deseada, antes de sujetar el elemento de sintonización proximal al conductor alargado. El canal puede ser un canal cerrado (por ejemplo, un túnel) que pasa a través del elemento de sintonización proximal. De esta forma, el elemento de sintonización proximal puede disponerse alrededor del conductor alargado. Esto puede mejorar la simetría axial del perfil de radiación de la punta radiante. Por ejemplo, cuando el elemento de sintonización proximal tiene una forma cilíndrica, el canal puede extenderse a lo largo del eje central del cilindro. Como alternativa, el canal puede ser un canal abierto, por ejemplo, puede ser una ranura que se extiende a lo largo de una superficie del elemento de sintonización proximal. El elemento de sintonización proximal puede conectarse eléctricamente al conductor alargado en el canal del elemento de sintonización proximal. Por ejemplo, una pared del canal puede estar en contacto directo con una superficie externa del conductor alargado. Adicionalmente o como alternativa, el elemento de sintonización proximal se puede sujetar al conductor alargado dentro del canal (por ejemplo, usando un adhesivo conductor, uniones de soldadura blanda o uniones de soldadura por fusión).
De igual manera, el elemento de sintonización distal puede incluir un canal para recibir el conductor alargado. El canal en el elemento de sintonización distal puede tener cualquiera de las propiedades expuestas anteriormente en relación con el canal del elemento de sintonización proximal. En concreto, el canal puede estar abierto o cerrado, y el elemento de sintonización distal puede estar conectado eléctricamente y/o sujeto al conductor alargado en el canal del elemento de sintonización distal.
En algunas realizaciones, el elemento de sintonización distal puede estar ubicado en un extremo distal del conductor alargado. De esta manera, el elemento de sintonización distal puede estar ubicado en el extremo del conductor alargado que está más alejado del cable de alimentación coaxial. Esto puede servir para concentrar el perfil de radiación alrededor del extremo distal de la punta radiante. Esto puede generar un patrón de radiación más esférico. Por ejemplo, el conductor alargado puede terminar en/cerca del elemento de sintonización distal. En algunos ejemplos, el conductor alargado no puede sobresalir más allá de un extremo distal del elemento de sintonización distal. Cuando el elemento de sintonización distal incluye un canal, el conductor alargado puede terminar dentro o en un extremo distal del canal, de manera que no sobresalga del extremo distal del canal. En algunos casos, el canal no puede extenderse a lo largo de toda la longitud del elemento de sintonización distal, de manera que el conductor alargado termine dentro del elemento de sintonización distal. De esta forma, el elemento de sintonización distal puede formar una tapa sobre el extremo distal del conductor alargado.
En algunas realizaciones, la longitud del elemento de sintonización distal en la dirección longitudinal puede ser mayor que la longitud del electrodo proximal en la dirección longitudinal. La dirección longitudinal corresponde a la dirección en la que se extiende el conductor alargado. Esto puede servir para concentrar la radiación alrededor del extremo distal de la punta radiante, lo que puede generar un patrón de radiación más esférico. Por ejemplo, el elemento de sintonización distal puede ser el doble de largo que el elemento de sintonización proximal en la dirección longitudinal.
En algunas realizaciones, el conductor alargado puede ser una parte distal del conductor interno que se extiende más allá del extremo distal del cable de alimentación coaxial. Dicho de otro modo, el conductor interno puede extenderse más allá del extremo distal del cable de alimentación coaxial y dentro del cuerpo dieléctrico para formar el conductor alargado. Esto puede facilitar la formación de la punta radiante en el extremo distal del cable de alimentación coaxial, ya que evita tener que conectar un conductor separado al extremo distal del conductor interno.
En algunas realizaciones, el cuerpo dieléctrico puede incluir un primer espaciador dieléctrico entre el elemento de sintonización proximal y el elemento de sintonización distal. El espaciador dieléctrico puede incluir un canal a través del que se extiende una parte del conductor alargado situado entre los elementos de sintonización proximal y distal. El espaciador dieléctrico puede incluir una cara proximal que está en contacto con el elemento de sintonización proximal y una cara distal que está en contacto con el elemento de sintonización distal.
En algunas realizaciones, el cuerpo dieléctrico comprende además una funda dieléctrica que rodea una superficie externa del elemento de sintonización proximal y el elemento de sintonización distal. La funda dieléctrica puede proporcionar una capa protectora externa para proteger la punta radiante del entorno. Por ejemplo, la funda dieléctrica puede estar fabricada o revestida con un material antiadherente (por ejemplo, PTFE) para evitar que el tejido se adhiera al cable. Una superficie externa de la funda dieléctrica puede estar a ras de una superficie externa del cable de alimentación coaxial en una interfaz entre el cable de alimentación coaxial y la punta radiante.
Como se ha mencionado anteriormente, el elemento de sintonización proximal puede estar separado del extremo distal del cable de alimentación coaxial. Puede disponerse un elemento dieléctrico entre el elemento de sintonización proximal y un extremo distal del cable de alimentación coaxial. El elemento dieléctrico puede ser una parte distal del material dieléctrico del cable de alimentación coaxial que sobresale más allá de un extremo distal del conductor externo. Esto puede ayudar a garantizar una conexión física y eléctrica fluida y segura entre el cable de alimentación coaxial y la punta radiante. No obstante, no tiene por qué ser esencial. El elemento dieléctrico puede ser un elemento separado, por ejemplo, hecho con un material diferente del material dieléctrico del cable de alimentación coaxial.
En algunas realizaciones, la punta radiante puede incluir además una punta distal montada en un extremo distal del conductor alargado, estando hecha la punta distal de un material dieléctrico. La punta distal puede estar hecha del mismo material dieléctrico que el cuerpo dieléctrico. Como alternativa, la punta distal puede estar hecha de un material dieléctrico distinto al resto del cuerpo dieléctrico. El material dieléctrico de la punta distal puede seleccionarse para mejorar la coincidencia de impedancia entre la punta radiante y el tejido objetivo. La punta distal puede ser puntiaguda para facilitar la inserción de la punta radiante en el tejido biológico. En otros casos, la punta distal puede ser redondeada. La punta distal puede incluir un material antiadherente (por ejemplo, PTFE) en su superficie externa para evitar que el tejido se adhiera a la misma.
En algunas realizaciones, el instrumento electroquirúrgico puede incluir además un elemento formador de campo conductor dispuesto en un extremo distal del cable de alimentación coaxial, estando conectado eléctricamente el elemento formador de campo al conductor externo. El elemento formador de campo puede servir para reducir la retropropagación de la energía de microondas por el cable de alimentación coaxial. Esto puede reducir la cola del perfil de radiación que se extiende a lo largo de una parte del cable de alimentación coaxial. Como resultado, el perfil de radiación puede concentrarse alrededor de la punta radiante. Los inventores han descubierto que la cola en el perfil de radiación puede ser más pronunciada en instrumentos electroquirúrgicos que tienen diámetros más grandes. Por lo tanto, el elemento formador de campo puede ser especialmente útil para instrumentos electroquirúrgicos que tengan diámetros externos más grandes (por ejemplo, mayores de 2,0 mm).
El elemento formador de campo puede estar hecho de cualquier material conductor adecuado. El elemento formador de campo puede estar dispuesto en una superficie del conductor externo, por ejemplo, sobre una superficie externa o una superficie interna del conductor externo. El elemento formador de campo puede conectarse eléctricamente al conductor externo a través de cualquier medio adecuado, por ejemplo, a través de un epoxi conductor, o a través de una conexión de soldadura blanda o soldadura por fusión. En algunos casos, el elemento formador de campo puede formarse integralmente con una parte distal del cable de alimentación coaxial.
El elemento formador de campo puede servir para aumentar el grosor efectivo del conductor externo en una porción distal del conductor externo. En algunos casos, el elemento formador de campo puede estar dispuesto en simetría con respecto a la dirección longitudinal. Esto puede servir para proporcionar un perfil de radiación axialmente simétrico. Por ejemplo, el elemento formador de campo puede ser un manguito anular de material conductor dispuesto alrededor de una superficie externa del conductor externo.
En algunas realizaciones, el elemento formador de campo puede estar formado por una parte distal del conductor externo que tiene un grosor mayor en comparación con una parte proximal del conductor externo. Dicho de otro modo, el grosor del conductor externo puede ser mayor en la parte distal que en la parte proximal.
En algunas realizaciones, el elemento formador de campo puede tener una longitud en dirección longitudinal correspondiente a un cuarto de longitud de onda de la energía de microondas. Dicho de otro modo, el elemento formador de campo puede extenderse a lo largo de una parte distal del conductor externo que tiene una longitud equivalente a un cuarto de longitud de onda de la energía de microondas transportada por el cable de alimentación coaxial. Esto puede servir para minimizar la retropropagación de la energía de microondas por el cable de alimentación coaxial para mejorar la eficiencia del suministro de energía por la punta radiante.
El instrumento electroquirúrgico expuesto anteriormente puede formar parte de un aparato electroquirúrgico completo para tratar tejido biológico. Por ejemplo, el aparato puede incluir un generador electroquirúrgico dispuesto para suministrar energía de microondas; y el instrumento electroquirúrgico de la invención puede conectarse para recibir la energía de microondas del generador electroquirúrgico. El aparato electroquirúrgico puede incluir además un dispositivo de alcance quirúrgico (por ejemplo, un endoscopio) que tiene un cordón de inserción flexible para insertarlo en el cuerpo de un paciente, en donde el cordón de inserción flexible tiene un canal de instrumento que avanza a lo largo de su longitud, y en donde el instrumento electroquirúrgico está dimensionado para encajar dentro del canal de instrumento.
En la presente memoria descriptiva, "microondas" puede utilizarse ampliamente para indicar un intervalo de frecuencia de 400 MHz a 100 GHz, aunque preferentemente el intervalo de 1 GHz a 60 GHz. Las frecuencias puntuales preferidas para la energía EM de microondas incluyen: 915 MHz, 2,45 GHz, 3,3 GHz, 5,8 GHz, 10 GHz, 14,5 GHz y 24 GHz. Se pueden preferir 5,8 GHz.
En el presente documento, los términos "proximal" y "distal" se refieren a los extremos del instrumento electroquirúrgico situado más lejos y más cerca del sitio de tratamiento, respectivamente. Por tanto, durante el uso, el extremo proximal del instrumento electroquirúrgico está más cerca de un generador para proporcionar la energía de RF y/o de microondas, mientras que el extremo distal está más cerca del sitio de tratamiento, es decir, tejido objetivo en el paciente.
En el presente documento, el término "conductor" se usa con el significado "conductor de la electricidad", a menos que el contexto indique otra cosa.
El término "longitudinal" utilizado en el presente documento se refiere a la dirección a lo largo del instrumento electroquirúrgico, paralelo al eje de la línea de transmisión coaxial. El término "interno" significa radialmente más cercano al centro (por ejemplo, eje) del instrumento. El término "externo" significa radialmente más alejado del centro (eje) del instrumento.
El término "electroquirúrgico" se utiliza en relación con un instrumento, aparato o herramienta que se utiliza durante la cirugía y que utiliza energía de microondas y/o de radiofrecuencia electromagnética (EM).
Breve descripción de los dibujos
Los ejemplos de la invención se exponen con detalle a continuación haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es un diagrama esquemático de un aparato electroquirúrgico para la extirpación de tejido que es una realización de la invención;
la figura 2 es una vista esquemática lateral en sección transversal a través de un instrumento electroquirúrgico que es una realización de la invención;
la figura 3 es un diagrama que muestra un perfil de radiación simulado de un instrumento electroquirúrgico que es una realización de la invención;
la figura 4 es un gráfico de la atenuación de equilibrado simulada de un instrumento electroquirúrgico que es una realización de la invención;
la figura 5 muestra un diagrama de Smith en el que se han trazado varios parámetros calculados para un instrumento electroquirúrgico que es una realización de la invención;
la figura 6 es una vista lateral en sección transversal esquemática de un instrumento electroquirúrgico que es un ejemplo comparativo;
la figura 7 es una vista esquemática lateral en sección transversal de un instrumento electroquirúrgico que es otro ejemplo comparativo;
la figura 8 es un diagrama que muestra un perfil de radiación simulado del instrumento electroquirúrgico de la figura 6;
la figura 9 es un gráfico de la atenuación de equilibrado simulada del instrumento electroquirúrgico de la figura 6; la figura 10 muestra un diagrama de Smith en el que se han trazado varios parámetros calculados para el instrumento electroquirúrgico de la figura 6;
la figura 11 es un diagrama que muestra un perfil de radiación simulado del instrumento electroquirúrgico de la figura 7;
la figura 12 es un gráfico de la atenuación de equilibrado simulada del instrumento electroquirúrgico de la figura 7; la figura 13 muestra un diagrama de Smith calculado para el instrumento electroquirúrgico de la figura 7;
la figura 14 es un diagrama que muestra un perfil de radiación simulado de un instrumento electroquirúrgico que es una realización de la invención;
la figura 15 es una vista esquemática lateral en sección transversal de un instrumento electroquirúrgico que es una realización de la invención;
la figura 16 es un diagrama que muestra un perfil de radiación simulado del instrumento electroquirúrgico de la figura 15.
Descripción detallada; opciones y preferencias adicionales
La figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema electroquirúrgico completo 100 que es capaz de suministrar energía de microondas al extremo distal de un instrumento electroquirúrgico invasivo. El sistema 100 comprende un generador 102 para suministrar energía de microondas de forma controlable. Un generador adecuado para este fin se describe en el documento WO 2012/076844. El generador puede disponerse para monitorizar las señales reflejadas recibidas desde el instrumento para determinar un nivel de potencia apropiado para el suministro. Por ejemplo, el generador puede disponerse para calcular una impedancia vista en el extremo distal del instrumento con el fin de determinar un nivel de potencia de suministro óptimo. El generador puede disponerse para suministrar energía en una serie de pulsos que están modulados para que coincidan con el ciclo respiratorio del paciente. Esto permitirá que se produzca un suministro de energía cuando los pulmones estén desinflados.
El generador 102 está conectado a una junta de interfaz 106 mediante un cable de interfaz 104. Si fuera necesario, la junta de interfaz 106 puede alojar un mecanismo de control de instrumento que se opera deslizando un gatillo 110, por ejemplo, para controlar el movimiento longitudinal (de ida y vuelta) de uno o más alambres de control o barras de empuje (no se muestran). Si hay una pluralidad de alambres de control, puede haber múltiples gatillos deslizantes en la junta de interfaz para proporcionar un control total. La función de la junta de interfaz 106 es combinar las entradas del generador 102 y el mecanismo de control del instrumento en un solo árbol flexible 112, que se extiende desde el extremo distal de la junta de interfaz 106. En otras realizaciones, también se pueden conectar otros tipos de entrada a la junta de interfaz 106. Por ejemplo, en algunas realizaciones, se puede conectar un suministro de fluido a la junta de interfaz 106, para que el fluido pueda ser suministrado al instrumento.
El árbol flexible 112 se puede insertar por toda la longitud de un canal de instrumento (de trabajo) de un endoscopio 114.
El árbol flexible 112 tiene un conjunto distal 118 (no dibujado a escala en la figura 1) que está conformado para pasar a través del conducto de instrumento del endoscopio 114 y sobresalir (por ejemplo, dentro del paciente) en el extremo distal del tubo del endoscopio. El conjunto de extremo distal incluye una punta activa para suministrar energía de microondas al tejido biológico. La configuración de la punta se expone con más detalle a continuación.
La estructura del conjunto distal 118 puede disponerse para que tenga un diámetro externo máximo adecuado para pasar a través del canal de trabajo. Normalmente, el diámetro de un canal de trabajo de un dispositivo de exploración quirúrgica tal como un endoscopio es inferior a 4,0 mm, por ejemplo, uno cualquiera de 2,0 mm, 2,8 mm, 3,2 mm, 3,7 mm, 3,8 mm. La longitud del árbol flexible 112 puede ser igual o superior a 0,3 m, por ejemplo, 2 m o mayor. En otros ejemplos, el conjunto distal 118 puede montarse en el extremo distal del árbol flexible 112 después de insertar el árbol a través del canal de trabajo (y antes de introducir el cordón de instrumento en el paciente). Como alternativa, el árbol flexible 112 se puede insertar en el canal de trabajo desde el extremo distal antes de realizar sus conexiones proximales. En estas disposiciones, se puede permitir que el conjunto 118 de extremo distal tenga unas dimensiones superiores al canal de trabajo del dispositivo de exploración quirúrgica 114.
El sistema descrito anteriormente es una forma de introducir el instrumento en el cuerpo de un paciente. Son posibles otras técnicas. Por ejemplo, el instrumento se puede insertar también utilizando un catéter.
La figura 2 muestra una vista lateral en sección transversal del instrumento electroquirúrgico 200 que es una realización de la invención. El extremo distal del instrumento electroquirúrgico puede corresponder, por ejemplo, al conjunto distal 118 expuesto anteriormente. El instrumento electroquirúrgico 200 incluye un cable de alimentación coaxial 202 que se puede conectar en su extremo proximal a un generador (tal como el generador 102) para transportar energía de microondas. El cable de alimentación coaxial 202 puede ser el cable de interfaz 104 expuesto anteriormente, que pasa a través del árbol flexible 112. El cable de alimentación coaxial 202 comprende un conductor interno 204 y un conductor externo 206 que están separados por un material dieléctrico 208. El cable de alimentación coaxial 202 presenta preferentemente pérdidas reducidas de energía de microondas. Se puede proporcionar un estrangulador (no mostrado) en el cable de alimentación coaxial 202 para inhibir la retropropagación de la energía de microondas reflejada desde el extremo distal y, por tanto, limitar el calentamiento hacia atrás a lo largo del dispositivo. El cable de alimentación coaxial 202 incluye además una funda externa flexible 210 dispuesta alrededor del conductor externo 206 para proteger el cable de alimentación coaxial 202. La funda protectora 210 puede estar hecha de un material aislante para aislar eléctricamente el conductor externo 206 de su entorno. La funda protectora 210 puede estar fabricada o revestida con un material antiadherente como el PTFE para evitar que el tejido se adhiera al instrumento.
Se forma una punta radiante 212 en el extremo distal 214 del cable de alimentación coaxial 202. La línea discontinua 215 de la figura 2 ilustra la interfaz entre el cable de alimentación coaxial 202 y la punta radiante 212. La punta radiante 212 está dispuesta para recibir energía de microondas transportada por el cable de alimentación coaxial 202 y suministrar la energía al tejido biológico. El conductor externo 206 del cable de alimentación coaxial 202 termina en el extremo distal 214 del cable de alimentación coaxial 202, es decir, el conductor externo 206 no se extiende hacia la punta radiante 212. La punta radiante 212 incluye una parte distal 216 del conductor interno 204 que se extiende más allá del extremo distal del cable de alimentación coaxial 202. En particular, la parte distal 216 del conductor interno 204 se extiende más allá de un extremo distal del conductor externo 206.
Un elemento de sintonización proximal 218 hecho de un material conductor (por ejemplo, metal) está conectado eléctricamente a la parte distal 216 del conductor interno 204 cerca de un extremo proximal de la punta radiante 212. El elemento de sintonización proximal 218 tiene forma cilíndrica e incluye un canal 220 a través del cual pasa la parte distal 216 del conductor interno 204. El diámetro del canal 220 es sustancialmente el mismo que el diámetro externo del conductor interno 204, de manera que el conductor interno 204 esté en contacto con el elemento de sintonización proximal 218 dentro del canal 220. El elemento de sintonización proximal 218 se puede sujetar al conductor interno 204, por ejemplo, utilizando un adhesivo conductor (por ejemplo, epoxi conductor) o mediante soldadura blanda o soldadura por fusión. El elemento de sintonización proximal 218 está centrado en el conductor interno 204. Dicho de otro modo, un eje central del elemento de sintonización proximal cilíndrico 218 es colineal con el eje longitudinal del conductor interno 204. De esta forma, el elemento de sintonización proximal 218 está dispuesto alrededor de la parte distal 216 del conductor interno 204 de manera simétrica con respecto al eje longitudinal del conductor interno 204.
Un elemento de sintonización distal 222 hecho de un material conductor (por ejemplo, metal) está conectado eléctricamente a la parte distal 216 del conductor interno 204 cerca de un extremo distal de la punta radiante 212. Por tanto, el elemento de sintonización distal 222 está ubicado más a lo largo del conductor interno 204 que el elemento de sintonización proximal 218. El elemento de sintonización distal 222 está separado del elemento de sintonización proximal por una longitud de la parte distal 216 del conductor interno 204. Al igual que el elemento de sintonización proximal 218, el elemento de sintonización distal tiene forma cilíndrica e incluye un canal 224. Como puede observarse en la figura 2, la parte distal 216 del conductor interno 204 se extiende hacia el canal 224. La parte distal 216 del conductor interno 204 termina en un extremo distal del canal 224, es decir, no sobresale más allá del elemento de sintonización distal 222. De esta forma, un extremo distal del conductor interno 204 queda a ras de una cara distal del elemento de sintonización distal 222. El diámetro del canal 224 es sustancialmente el mismo que el diámetro externo del conductor interno 204, de manera que el conductor interno 204 esté en contacto con el elemento de sintonización distal 222 dentro del canal 224. El elemento de sintonización distal 222 se puede sujetar también al conductor interno 204, por ejemplo, utilizando un adhesivo conductor (por ejemplo, epoxi conductor) o mediante soldadura blanda o soldadura por fusión. Al igual que el elemento de sintonización proximal 218, el elemento de sintonización distal 222 está montado de manera que esté centrado en el conductor interno 204.
Tanto el elemento de sintonización proximal 218 como el elemento de sintonización distal 222 tienen el mismo diámetro externo. El diámetro externo del elemento de sintonización proximal 218 y el elemento de sintonización distal 222 pueden ser ligeramente menores que el diámetro externo del instrumento electroquirúrgico 200. En el ejemplo mostrado, el elemento de sintonización distal 222 es más largo que el elemento de sintonización proximal 218 en la dirección longitudinal del instrumento. Dicho de otro modo, la longitud del conductor interno 204 en el canal 224 en el elemento de sintonización distal 222 es mayor que la longitud del conductor interno 204 en el canal 220 en el elemento de sintonización proximal 218. Por ejemplo, el elemento de sintonización distal 222 puede ser aproximadamente el doble de largo que el elemento de sintonización proximal 218. Al hacer que el elemento de sintonización distal 222 sea más largo que el elemento de sintonización proximal 218, es posible concentrar la emisión de microondas alrededor del extremo distal de la punta radiante 212.
Una parte distal 226 del material dieléctrico 208 se extiende más allá del extremo distal 214 del cable de alimentación coaxial 202 hacia la punta radiante 212. La parte distal 226 del material dieléctrico 208 actúa como un espaciador entre el elemento de sintonización proximal 218 y el extremo distal 214 del cable de alimentación coaxial 202. En algunas realizaciones (no mostradas), el material dieléctrico 208 puede terminar en el extremo distal 214 del cable de alimentación coaxial 202, y se puede proporcionar un espaciador separado entre el extremo distal 214 del cable de alimentación coaxial 202 y el elemento de sintonización proximal 218. Se proporciona un espaciador dieléctrico 228 en la punta radiante 212 entre el elemento de sintonización proximal 218 y el elemento de sintonización distal 222. El espaciador dieléctrico 228 es una pieza cilíndrica de material dieléctrico, que tiene un canal central que se extiende a su través. Por tanto, el espaciador dieléctrico 228 puede ser un tubo de material dieléctrico. La parte distal 214 del conductor interno 204 se extiende a través del canal en el espaciador dieléctrico 228. Una cara proximal del espaciador dieléctrico 228 está en contacto con el elemento de sintonización proximal 218, y una cara distal del espaciador dieléctrico 228 está en contacto con el elemento de sintonización distal 222. El espaciador dieléctrico 228 tiene aproximadamente el mismo diámetro externo que los elementos de sintonización proximal y distal 218, 222.
Se proporciona una funda protectora 230 en el exterior de la punta radiante 212. La funda externa 230 cubre el espaciador dieléctrico 228 y los elementos de sintonización proximal y distal 218, 222 para formar la superficie externa de la punta radiante 212. La funda protectora 230 puede ser un tubo de material aislante. La funda externa 230 puede servir para aislar la punta radiante 212 y protegerla del entorno. La funda protectora 230 puede estar fabricada o revestida con un material antiadherente (por ejemplo, PTFE) para evitar que el tejido se adhiera a la misma. El diámetro externo de la funda protectora 230 es sustancialmente el mismo que el diámetro externo del cable de alimentación coaxial 202, para que el instrumento tenga una superficie externa lisa, es decir, la punta radiante 212 tiene una superficie externa que está a ras de una superficie externa del cable de alimentación coaxial 202 en la interfaz 215. En algunas realizaciones (no mostradas), la funda protectora 230 puede ser una continuación de la funda externa 210 del cable de alimentación coaxial 202. Juntos, la parte distal 226 del material dieléctrico 208, el espaciador dieléctrico 228 y la funda protectora 230 forman un cuerpo dieléctrico de la punta radiante 212.
La punta radiante 212 incluye además una punta distal 232 ubicada en su extremo distal. La punta distal 232 puede ser puntiaguda para facilitar la inserción de la punta radiante 212 en el tejido objetivo. Sin embargo, en otras realizaciones (no mostradas), la punta distal puede ser redondeada o plana. La punta distal 232 puede estar hecha de un material dieléctrico, por ejemplo, el mismo que el material dieléctrico 208. En algunas realizaciones, el material de la punta distal 232 puede seleccionarse para mejorar la coincidencia de impedancia con el tejido objetivo, para así mejorar la eficiencia con la que se suministra la energía EM al tejido objetivo. La punta distal 232 puede estar fabricada o revestida con un material antiadherente (por ejemplo, PTFE) para evitar que el tejido se adhiera a la misma.
Las siguientes son dimensiones de ejemplo del instrumento electroquirúrgico 200:
- distancia desde la interfaz 215 hasta el extremo distal de la porción distal 216 del conductor interno 204: 5,75 mm; - diámetro externo del elemento de sintonización proximal 218 y del elemento de sintonización distal 222: 1,5 mm; - longitud del elemento de sintonización proximal 218: 0,5 mm;
- longitud del elemento de sintonización distal 222: 1,0 mm;
- separación entre el elemento de sintonización proximal 218 y el elemento de sintonización distal 222: 3,75 mm; - separación entre el elemento de sintonización proximal 218 y la interfaz 215: 0,5 mm; y
- diámetro externo del instrumento electroquirúrgico 200: 1,85 mm.
La punta radiante 212 puede actuar como una antena monopolo de microondas cuando la energía de microondas se transporte a la punta radiante 212. En concreto, la energía de microondas puede ser irradiada desde la parte distal 216 del conductor interno 202, de modo que la energía de microondas se pueda suministrar al tejido biológico circundante. Los elementos de sintonización proximal y distal 218, 222 actúan para dar forma al perfil de radiación de la punta radiante 212 y mejorar la coincidencia de impedancia entre el instrumento y el tejido objetivo circundante, como se expone más adelante.
La figura 3 muestra un perfil de radiación de microondas simulado en el tejido objetivo para el instrumento electroquirúrgico 200 ilustrado en la figura 2. El perfil de radiación se simuló para una frecuencia de microondas de 5,8 GHz, utilizando software de análisis de elementos finitos. El perfil de radiación es indicativo del volumen resultante de tejido extirpado por la energía de microondas. Como se puede observar en la figura 3, el perfil de radiación se concentra alrededor de la punta radiante y define una región aproximadamente esférica. De esta forma, el tejido se puede extirpar en una región aproximadamente esférica alrededor de la punta radiante. La interfaz 215 entre la punta radiante y el cable de alimentación coaxial se muestra para ayudar a visualizar la ubicación y la forma del campo respecto a la punta del instrumento.
La figura 4 muestra un gráfico simulado del parámetro S (también conocido como el coeficiente de reflexión de entrada S11, o "atenuación de equilibrado") frente a la frecuencia de la energía de microondas del instrumento electroquirúrgico 200. Como es bien sabido en el campo técnico, el parámetro S es una medida de la atenuación de equilibrado de la energía de microondas debido al desajuste de impedancia y, como tal, el parámetro S indica el grado de desajuste impedancia entre el tejido objetivo y la punta radiante. El parámetro S se puede definir mediante la ecuación Pi = SPr , donde Pi es la potencia saliente que va hacia el tejido desde el instrumento, Pr es la potencia retroreflejada desde el tejido y 5 es el parámetro S. Como se muestra en la figura 4, el parámetro S tiene un valor de -25,58 dB a 5,8 GHz, lo que significa que muy poca energía de microondas se retrorefleja desde el tejido a esta frecuencia. Esto indica una buena coincidencia de impedancia a la frecuencia de funcionamiento de 5,8 GHz y que la energía de microondas se suministra eficientemente desde la punta radiante hacia el tejido a esta frecuencia.
La figura 5 muestra un gráfico de Smith de impedancia simulada del instrumento electroquirúrgico 200. El diagrama de Smith se simuló para un plano de referencia ubicado en la interfaz 215 entre el extremo distal del cable de alimentación coaxial y la punta radiante. Como es bien sabido en el campo técnico, la carta de Smith es una representación gráfica del parámetro S (coeficiente de reflexión) en el plano complejo. El parámetro S puede definirse mediante la siguiente ecuación:
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donde z = Z/Zo, siendo Z la impedancia de la punta radiante en contacto con el tejido objetivo y siendo Zo un factor de normalización. En el presente caso, se utilizó un factor de normalización de 50 Ohm, ya que esta es la impedancia característica habitual del cable de alimentación coaxial, el cable de interfaz (por ejemplo, el cable de interfaz 104) y el generador electroquirúrgico (por ejemplo, el generador 102). En la figura 5, el marcador (marcado con un "1") indica el valor del parámetro S a 5,8 GHz. Como puede observarse, el valor del parámetro S está cerca de la marca de unidad (es decir, el punto donde z = 1). Esto muestra una buena coincidencia de impedancia entre el generador, el cable de interfaz, el cable de alimentación coaxial y la antena en contacto con el tejido objetivo. Dicho de otro modo, la energía de microondas se puede suministrar de forma eficiente desde la punta radiante al tejido objetivo. El valor de la impedancia Z a 5,8 GHz se indica en la leyenda de la figura 5 y es (54,9 i2,9) Ohm. El círculo completo y el círculo vacío al lado del marcador en la figura 5 indican puntos a 6 GHz y 5,6 GHz, respectivamente. El valor de la impedancia Z para estos puntos se muestra en la leyenda de la figura 5.
Pasamos ahora a los ejemplos comparativos que se muestran en las figuras 6-13 para ilustrar los efectos de los elementos de sintonización proximal y distal con más detalle. La figura 6 muestra un instrumento electroquirúrgico 600 que es un primer ejemplo comparativo, y la figura 7 muestra un instrumento electroquirúrgico 700 que es un segundo ejemplo comparativo. El instrumento electroquirúrgico 600 es similar al instrumento electroquirúrgico 200, excepto porque el instrumento electroquirúrgico 600 no incluye un elemento de sintonización proximal. Todas las demás características del instrumento electroquirúrgico 600 (incluido el elemento de sintonización distal) son las mismas que para el instrumento electroquirúrgico 200. El instrumento electroquirúrgico 700 es similar al instrumento electroquirúrgico 200, excepto porque el instrumento electroquirúrgico 700 no incluye un elemento de sintonización proximal o un elemento de sintonización distal (es decir, ambos elementos de sintonización no existen). Todas las demás características del instrumento electroquirúrgico 700 son las mismas que las del instrumento electroquirúrgico 200. Los números de referencia usados en la figura 2 se emplean en las figuras 6 y 7 para indicar características correspondientes a las expuestas anteriormente en relación con la figura 2.
La figura 8 muestra un perfil de radiación de microondas simulado en el tejido objetivo para el instrumento electroquirúrgico 600 ilustrado en la figura 6. El perfil de radiación se simuló para una frecuencia de microondas de 5,8 GHz, utilizando software de análisis de elementos finitos. Excepto por la falta de un elemento de sintonización proximal, las dimensiones del instrumento electroquirúrgico 600 utilizado para el cálculo fueron las mismas que las utilizadas para calcular el perfil de radiación del instrumento electroquirúrgico 200 que se muestra en la figura 3. Como puede observarse comparando las figuras 3 y 8, el perfil de radiación del instrumento electroquirúrgico 600 es menos esférico que el perfil de radiación del instrumento electroquirúrgico 200. En concreto, el perfil de radiación del instrumento electroquirúrgico 600 incluye una cola que se extiende hacia abajo por una parte más larga del cable de alimentación coaxial que una cola del perfil de radiación del instrumento electroquirúrgico 200. De esta manera, el elemento de sintonización proximal actúa para hacer que el perfil de radiación sea más esférico y reducir la cola que se extiende hacia abajo por el cable de alimentación coaxial. Esta cola puede ser poco conveniente, ya que puede provocar el calentamiento del cable de alimentación coaxial y/o provocar la extirpación del tejido que se encuentra fuera de una zona objetivo.
La figura 9 muestra un gráfico simulado del parámetro S frente a la frecuencia de la energía de microondas del instrumento electroquirúrgico 600. El gráfico de la figura 9 se calculó de la misma forma que el gráfico de la figura 4 para el instrumento electroquirúrgico 200. Como se muestra en la figura 9, el parámetro S tiene un valor de -10,18 dB a 5,8 GHz. Esto indica una atenuación de equilibrado mucho mayor en comparación con el instrumento electroquirúrgico 200, donde se descubrió que el parámetro S tenía un valor de -25,58 dB. Por lo tanto, el elemento de sintonización proximal sirve para mejorar la coincidencia de impedancia. Por lo tanto, la energía de microondas puede suministrarse más eficientemente en el tejido objetivo con el instrumento electroquirúrgico 200 que con el instrumento electroquirúrgico 600.
La figura 10 muestra un gráfico de Smith de la impedancia simulada del instrumento electroquirúrgico 600. Esta se calculó de la misma manera que el diagrama de Smith del instrumento electroquirúrgico 200 que se muestra en la figura 5. El marcador en la figura 10 (marcado con un "1") indica el valor del parámetro S a 5,8 GHz. Como puede observarse, el marcador está más alejado de la marca de unidad en comparación con la figura 5. Esto muestra una coincidencia de impedancia menos buena entre el generador, el cable de interfaz, el cable de alimentación coaxial y la antena en contacto con el tejido objetivo, en comparación con el instrumento electroquirúrgico 200. Comparando las figuras 5 y 10, se puede ver que el efecto de añadir el elemento de sintonización proximal es mover el marcador hacia abajo, más cerca de la marca de unidad. Esto indica que el elemento de sintonización proximal introduce una capacitancia adicional en el sistema. El desplazamiento del marcador más cerca de la marca de unidad en la figura 5 también puede estar relacionado con el cambio de fase asociado con la distancia entre el extremo distal del cable de alimentación coaxial y el extremo proximal del elemento de sintonización proximal. El valor de la impedancia Z del instrumento electroquirúrgico 600 a 5,8 GHz se indica en la leyenda de la figura 10 y es (40,2 i27,5) Ohm. El círculo completo y el círculo vacío al lado del marcador en la figura 10 indican puntos a 6 GHz y 5,6 GHz, respectivamente. El valor de la impedancia Z para estos puntos se muestra en la leyenda de la figura 10.
La figura 11 muestra un perfil de radiación de microondas simulado en el tejido objetivo para el instrumento electroquirúrgico 700 ilustrado en la figura 7. El perfil de radiación se simuló para una frecuencia de microondas de 5,8 GHz, utilizando software de análisis de elementos finitos. Excepto por la falta de elementos de sintonización proximal y distal, las dimensiones del instrumento electroquirúrgico 700 utilizado para el cálculo fueron las mismas que las utilizadas para calcular el perfil de radiación del instrumento electroquirúrgico 200 que se muestra en la figura 3. Como se puede observar comparando las figuras 3, 8 y 11, el perfil de radiación del instrumento electroquirúrgico 700 es incluso menos esférico y más alargado que el perfil de radiación del instrumento electroquirúrgico 600. En concreto, el perfil de radiación del instrumento electroquirúrgico 700 está menos concentrado alrededor de la punta distal del instrumento y tiene una cola más larga que se extiende hacia abajo por el cable de alimentación coaxial. De esta manera, el elemento de sintonización distal actúa para hacer que el perfil de radiación sea más esférico y reducir la cola que se extiende hacia abajo por el cable de alimentación coaxial.
La figura 12 muestra un gráfico simulado del parámetro S frente a la frecuencia de la energía de microondas del instrumento electroquirúrgico 700. El gráfico de la figura 12 se calculó de la misma forma que el gráfico de la figura 4 para el instrumento electroquirúrgico 200. Como se muestra en la figura 12, el parámetro S tiene un valor de -5,66 dB a 5,8 GHz. Esto indica una atenuación de equilibrado mucho mayor en comparación con los instrumentos electroquirúrgicos 200 y 600, donde se descubrió que el parámetro S tenía un valor de -25,58 dB y -10,18 dB, respectivamente. Por lo tanto, el elemento de sintonización distal sirve para mejorar la coincidencia de impedancia.
La figura 13 muestra un gráfico de Smith de la impedancia simulada del instrumento electroquirúrgico 700. Esta se calculó de la misma manera que el diagrama de Smith del instrumento electroquirúrgico 200 que se muestra en la figura 5. El marcador en la figura 13 (marcado con un "1") indica el valor del parámetro S a 5,8 GHz. Como puede observarse, el marcador está más alejado de la marca de unidad en comparación con la figura 5. Esto muestra una coincidencia de impedancia menos buena entre el generador, el cable de interfaz, el cable de alimentación coaxial y la antena en contacto con el tejido objetivo, en comparación con el instrumento electroquirúrgico 200. El marcador en la figura 13 también está más alejado de la marca de unidad en comparación con la figura 10, indicando una coincidencia de impedancia menos buena. El valor de la impedancia Z del instrumento electroquirúrgico 700 a 5,8 GHz se indica en la leyenda de la figura 13 y es (20,5-i25,7) Ohm. El círculo completo y el círculo vacío al lado del marcador en la figura 13 indican puntos a 6 GHz y 5,6 GHz, respectivamente. El valor de la impedancia Z para estos puntos se muestra en la leyenda de la figura 13.
En resumen, los ejemplos comparativos muestran que la presencia de los elementos de sintonización proximal y distal en la punta radiante sirve para mejorar el perfil de radiación de la punta radiante haciendo que el perfil de radiación sea más esférico y reduciendo la cola que se extiende hacia abajo por el cable de alimentación coaxial. Los ejemplos comparativos también muestran que los elementos de sintonización proximal y distal sirven para mejorar la coincidencia de impedancia, lo que puede mejorar la eficiencia con la que se puede suministrar la energía de microondas al tejido objetivo.
Los inventores han descubierto que, a medida que aumenta el diámetro externo del instrumento electroquirúrgico, aumenta la cola en el perfil de radiación que se extiende hacia abajo por el cable de alimentación coaxial. Esto se ilustra en la figura 14, que muestra un perfil de radiación de microondas simulado en tejido objetivo para un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con una realización de la invención. El instrumento electroquirúrgico de la figura 14 es similar al instrumento electroquirúrgico 200 descrito anteriormente, excepto porque tiene un diámetro externo de 2,6 mm (mientras que el instrumento electroquirúrgico 200 tiene un diámetro externo de 1,85 mm). El perfil de radiación se simuló para una frecuencia de microondas de 5,8 GHz, utilizando software de análisis de elementos finitos. La línea discontinua indicada por el número 215 de la figura 14 muestra la posición de la interfaz entre el cable de alimentación coaxial y la punta radiante. Como se puede ver comparando la figura 14 con el perfil de radiación del instrumento electroquirúrgico 200, la cola que se extiende hacia abajo por el cable de alimentación coaxial es más grande en el instrumento electroquirúrgico de la figura 14, es decir, el instrumento electroquirúrgico que tiene el diámetro externo más grande.
Los inventores han descubierto que la cola en el perfil de radiación se puede suprimir incluyendo un elemento formador de campo en un extremo distal del cable de alimentación coaxial. La figura 15 muestra una vista lateral en sección transversal del instrumento electroquirúrgico 900 que es una realización de la invención. El instrumento electroquirúrgico 900 es similar al instrumento electroquirúrgico 200 expuesto anteriormente, excepto porque incluye un elemento formador de campo 902 y su diámetro externo es de 2,6 mm. Los números de referencia usados en la figura 2 se emplean en la figura 15 para indicar las características correspondientes a las expuestas anteriormente en relación con la figura 2.
El elemento formador de campo 902 es un manguito anular de material conductor dispuesto alrededor de una superficie externa del conductor externo 206. El elemento formador de campo 902 está ubicado en el extremo distal del cable de alimentación coaxial 202 y se extiende desde la interfaz 215 a lo largo del cable de alimentación coaxial 202. La longitud del elemento formador de campo 902 corresponde a un cuarto de longitud de onda de la energía de microondas que será transportada por el cable de alimentación coaxial 202. En el caso de que la energía de microondas sea de 5,8 GHz, la longitud del elemento formador de campo 902 puede ser de aproximadamente 9 mm. Una superficie interna del elemento formador de campo 902 está en contacto con la superficie externa del conductor externo 206, de modo que el elemento formador de campo 902 esté conectado eléctricamente al conductor externo 206 a lo largo de su longitud. La conexión eléctrica entre el elemento formador de campo 902 y el conductor externo 206 se puede garantizar sujetando el elemento formador de campo 902 al conductor externo 206, por ejemplo, usando epoxi conductivo, o a través de una conexión de soldadura blanda o soldadura por fusión. En algunas realizaciones (no mostradas), el elemento formador de campo 902 se puede formar integralmente con el conductor externo 206. El elemento formador de campo 902 actúa para aumentar el grosor efectivo del conductor externo 206 en una región distal del cable de alimentación coaxial 202.
La figura 16 muestra un perfil de radiación de microondas simulado en el tejido objetivo para el instrumento electroquirúrgico 900 ilustrado en la figura 15. El perfil de radiación se simuló para una frecuencia de microondas de 5,8 GHz, utilizando software de análisis de elementos finitos. Como puede observarse comparando las figuras 16 y 14, el perfil de radiación de la figura 16 tiene una cola más pequeña que se extiende hacia abajo por el cable de alimentación coaxial. El perfil de radiación en la figura 16 también parece más esférico y está más concentrado alrededor de la punta radiante. La única diferencia entre el instrumento electroquirúrgico de la figura 14 y el instrumento electroquirúrgico 900 es la presencia del elemento formador de campo 902 en el instrumento electroquirúrgico 900. Así pues, el elemento formador de campo 902 sirve para reducir la cola en el perfil de radiación y para concentrar la emisión de energía de microondas alrededor de la punta radiante.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un instrumento electroquirúrgico que comprende:
un cable de alimentación coaxial (202) para transportar energía de microondas, teniendo el cable de alimentación coaxial un conductor interno, un conductor externo y un material dieléctrico que separa el conductor interno y el conductor externo; y
una punta radiante (212) dispuesta en un extremo distal del cable de alimentación coaxial para recibir la energía de microondas, comprendiendo la punta radiante:
un conductor alargado (216) conectado eléctricamente al conductor interno y que se extiende en dirección longitudinal para formar un radiador de microondas;
un elemento de sintonización proximal (218) conectado eléctricamente al conductor alargado en una región proximal de la punta radiante;
un elemento de sintonización distal (222) conectado eléctricamente al conductor alargado en una región distal de la punta radiante; y
un cuerpo dieléctrico (228) dispuesto alrededor del conductor alargado, el elemento de sintonización proximal y el elemento de sintonización distal;
en donde el elemento de sintonización proximal y el elemento de sintonización distal están separados en la dirección longitudinal, de modo que se forma alrededor del cuerpo dieléctrico un campo de microondas emitido por el radiador de microondas; y
en donde la longitud del elemento de sintonización distal en la dirección longitudinal es mayor que la longitud del elemento de sintonización proximal en la dirección longitudinal.
2. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el elemento de sintonización proximal y el elemento de sintonización distal son simétricos con respecto a la dirección longitudinal.
3. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el elemento de sintonización proximal y el elemento de sintonización distal son cilindricos y tienen un eje central que es colineal con un eje longitudinal del conductor alargado.
4. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el elemento de sintonización proximal está separado del extremo distal del cable de alimentación coaxial en la dirección longitudinal.
5. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con
Figure imgf000013_0001
cualquier reivindicación anterior, en donde el elemento de sintonización proximal y el elemento de sintonización distal comprenden, cada uno, un canal a través del cual se extiende el conductor alargado.
6. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el elemento de sintonización distal está ubicado en un extremo distal del conductor alargado.
7. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el conductor alargado es una parte distal del conductor interno que se extiende más allá de un extremo distal del conductor externo.
8. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el cuerpo dieléctrico comprende un espaciador dieléctrico entre el elemento de sintonización proximal y el elemento de sintonización distal.
9. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el cuerpo dieléctrico comprende una funda dieléctrica que rodea una superficie externa del elemento de sintonización proximal y el elemento de sintonización distal; y opcionalmente
en donde una superficie externa de la funda dieléctrica está a ras de una superficie externa del cable de alimentación coaxial en una interfaz entre el cable de alimentación coaxial y la punta radiante.
10. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende un elemento dieléctrico montado entre el elemento de sintonización proximal y un extremo distal del cable de alimentación coaxial; y opcionalmente
en donde el elemento dieléctrico comprende una parte distal del material dieléctrico del cable de alimentación coaxial que sobresale más allá de un extremo distal del conductor externo.
11. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la punta radiante incluye además una punta distal montada en un extremo distal del conductor alargado, estando hecha la punta distal de un material dieléctrico; y opcionalmente
en donde la punta distal es puntiaguda.
12. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que incluye además un elemento formador de campo conductor dispuesto en un extremo distal del cable de alimentación coaxial, estando conectado eléctricamente el elemento formador de campo al conductor externo.
13. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el elemento formador de campo está formado por una parte distal del conductor externo que tiene un grosor aumentado en comparación con la parte proximal del conductor externo; y/o
en donde el elemento formador de campo tiene una longitud en la dirección longitudinal correspondiente a un cuarto de longitud de onda de la energía de microondas.
14. Un aparato electroquirúrgico para el tratamiento de tejidos biológicos, comprendiendo el aparato electroquirúrgico: un generador electroquirúrgico dispuesto para suministrar energía de microondas; y
un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior conectado para recibir la energía de microondas del generador electroquirúrgico.
15. Un aparato electroquirúrgico de acuerdo con la reivindicación 14, que comprende además un dispositivo de exploración quirúrgica que comprende un cordón de inserción flexible que tiene un canal de instrumentos, en donde el instrumento electroquirúrgico está dimensionado para encajar dentro del canal de instrumento.
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