ITTO20110516A1 - Dispositivo di rilevazione intracorticale e relativo metodo di controllo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“DISPOSITIVO DI RILEVAZIONE INTRACORTICALE E RELATIVO METODO DI CONTROLLOâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad un dispositivo di rilevazione intracorticale ed al relativo metodo di controllo.

Come à ̈ noto, sono oggi disponibili sistemi di rilevazione intracorticale, anche noti come sistemi di registrazione o di micro-registrazione. In particolare, sono noti sistemi che si avvalgono di tecniche elettrofisiologiche basate sull’uso di elettrodi miniaturizzati (micro-elettrodi) al fine di effettuare registrazioni extracellulari in vivo. In pratica, tali sistemi effettuano misure dirette di grandezze elettriche indicative dell’attività di gruppi di neuroni, e consentono pertanto di determinare informazioni relative allo stato di salute di porzioni corticali cerebrali.

A titolo puramente esemplificativo, nel caso di pazienti affetti da gliomi a basso grado, gli attuali sistemi di registrazione consentono di determinare con elevata precisione i confini tra tessuto cerebrale normale e tessuto cerebrale patologico. Pertanto, i sistemi di registrazione stanno trovando sempre maggiore impiego, affiancandosi a sistemi diagnostici di tipo più tradizionale.

A titolo esemplificativo, i sistemi diagnostici di tipo tradizionale comprendono sistemi diagnostici che prevedono la determinazione di immagini cerebrali sulla base di misure locali del flusso di sangue, quali ad esempio la tomografia ad emissione positronica (“positron emission tomography†, PET) e la risonanza magnetica per immagine funzionale (“functional magnetic resonance imaging†, fMRI), oppure sistemi diagnostici che si avvalgono di tecniche elettrofisiologiche di misurazione dell’attività elettrica di una popolazione neuronale molto numerosa, quali ad esempio l’elettroencefalografia (“electroencephalography†, EEG), l’elettrocorticografia (“electrocorticography†, ECoG) e la magnetoencefalografia (“magnetoencephalography†, MEG). In generale, tali sistemi diagnostici hanno risoluzioni spaziali e temporali non particolarmente fini.

Tra i sistemi di rilevazione intracorticale, Ã ̈ noto il sistema mostrato in figura 1, al quale ci si riferisce in seguito come al sistema di rilevazione 1.

In dettaglio, il sistema di rilevazione 1 comprende un dispositivo di rilevazione intracorticale 2, noto anche come stadio di testa (“headstage†) ed al quale ci si riferisce in seguito come al dispositivo di rilevazione 2.

Il dispositivo di rilevazione 2 comprende un primo ed un secondo corpo 3, 4, disposti a contatto tra loro, nonché una schiera (“array†) di elettrodi 6, ciascuno dei quali à ̈ atto a contattare un corrispondente gruppo di neuroni, al fine di consentire la rilevazione della corrispondente attività elettrica, come descritto in seguito. Per semplicità di visualizzazione, in figura 1 il secondo corpo 4 à ̈ mostrato in tratteggio.

Il dispositivo di rilevazione 2 comprende inoltre un primo ed un secondo motore elettrico 8, 10, nonché una scheda elettronica 11, quest’ultima essendo alloggiata all’interno del primo corpo 3 ed essendo collegata elettricamente sia al primo che al secondo motore elettrico 8, 10, al fine di comandarne il funzionamento. La scheda elettronica 11 à ̈ inoltre collegata elettricamente alla schiera di elettrodi 6.

A sua volta, la scheda elettronica 11 à ̈ elettricamente collegabile al mondo esterno. Infatti, il sistema di rilevazione 1 comprende inoltre una postazione di comando P, la quale, in uso, viene collegata alla scheda elettronica 11, in maniera tale per cui un utente può comandare, attraverso la postazione di comando P, la scheda elettronica 11 stessa.

Tipicamente, il collegamento tra la scheda elettronica 11 e la postazione di comando P avviene mediante interposizione di una unità elettronica periferica 12, la quale può includere, tra l’altro, una rete di porte programmabili (“field programmable gate array†, FPGA). Il controllo del primo e del secondo motore elettrico 8, 10 da parte dell’utente à ̈ dunque mediato dalla scheda elettronica 11 e dall’unità elettronica periferica 12.

Il primo motore elettrico 8 à ̈ un motore piezoelettrico del tipo cosiddetto “stick and slip†, à ̈ alloggiato all’interno del primo corpo 3, al quale à ̈ solidale, ed à ̈ accoppiato alla schiera di elettrodi 6. Inoltre, il primo motore elettrico 8 à ̈ atto a muovere la schiera di elettrodi 6 parallelamente ad una prima direzione x, in entrambi i versi, con una precisione pari ad 1Î1⁄4m. In particolare, la schiera di elettrodi 6 à ̈ mobile lungo un asse longitudinale L del dispositivo di rilevazione 2, parallelo alla prima direzione x.

In dettaglio, la schiera di elettrodi 6 à ̈ vincolata ad una struttura di supporto 13, la quale à ̈ operativamente accoppiata al primo motore elettrico 8 ed à ̈ appunto mobile sotto l’azione del primo motore elettrico 8, lungo l’asse longitudinale L. Inoltre, una porzione del primo corpo 3 definisce un elemento di contatto 14 avente forma, in prima approssimazione, di parallelepipedo cavo. L’elemento di contatto 14 definisce dunque una cavità 15, al cui interno possono scorrere la struttura di supporto 13 e, conseguentemente, la schiera di elettrodi 6. L’entità di tale scorrimento può essere impostata dall’utente attraverso la postazione di comando P. Inoltre, la posizione della schiera di elettrodi 6 viene monitorata elettronicamente mediante un marcatore infrarosso ed un sistema ottico di tracciamento tridimensionale, non mostrati.

Per quanto concerne il secondo motore elettrico 10, esso à ̈ in parte alloggiato all’interno del primo corpo 3, ed in parte all’interno del secondo corpo 4. In particolare, il secondo motore elettrico 10 à ̈ solidale al primo corpo 3. Inoltre, il secondo motore elettrico 10 à ̈ accoppiato ad una manovella 16 ed à ̈ atto a muovere tale manovella 16 di moto circolare.

Più precisamente, la manovella 16 à ̈ formata, ad esempio, di alluminio, ed ha una forma allungata lungo un asse di manovella H, il quale congiunge una prima ed una seconda estremità della manovella 16. Inoltre, la prima estremità della manovella 16 à ̈ vincolata al secondo motore elettrico 10.

In pratica, il secondo motore elettrico 10 à ̈ atto a far ruotare la manovella 16 attorno ad un asse di rotazione R parallelo ad una seconda direzione y, perpendicolare all’asse di manovella H ed alla prima direzione x.

Ancora più in particolare, la scheda elettronica 11 à ̈ in grado di comandare il secondo motore elettrico 10 in modo che la manovella 16 assuma una posizione qualsiasi all’interno di un intervallo prestabilito; tale intervallo prestabilito à ̈ delimitato due posizioni estreme, le quali definiscono un angolo ad esempio pari a ±30°, l’angolo 0° corrispondendo al caso in cui l’asse di manovella H à ̈ perpendicolare alla prima direzione x. L’utente non può dunque imporre che il secondo motore elettrico 10 faccia ruotare la manovella 16 al di fuori dell’intervallo prestabilito; tale vincolo si ottiene ad esempio mediante opportuni blocchi meccanici di fine corsa (non mostrati).

Il dispositivo di rilevazione 2 comprende inoltre una scanalatura 20, solidale con il secondo corpo 4 ed avente forma allungata, tale scanalatura 20 essendo parallela ad una terza direzione z, perpendicolare alla prima ed alla seconda direzione x, y. Inoltre, il dispositivo di rilevazione 2 comprende una guida 22, una slitta 24 ed un perno 26.

In dettaglio, il perno 26 à ̈ solidale con la manovella 16; in particolare, il perno 26 à ̈ vincolato alla seconda estremità della manovella 16, dunque può ruotare attorno all’asse di rotazione R, sotto l’azione del secondo motore elettrico 10. Inoltre, il perno 26 coopera con la scanalatura 20, cioà ̈ à ̈ accoppiato meccanicamente ad essa in modo da esercitare una forza sulle pareti della scanalatura 20 durante il proprio movimento attorno all’asse di rotazione R.

La guida 22 ha forma allungata e si estende parallelamente rispetto alla prima direzione x. Inoltre, la guida 22 Ã ̈ solidale al primo corpo 3.

La slitta 24 à ̈ alloggiata all’interno della guida 22; inoltre, la slitta 24 può solamente traslare linearmente rispetto alla guida 22, parallelamente alla prima direzione x. A tal fine, tra la guida 22 e la slitta 24 può essere interposto un cuscinetto (non mostrato).

La slitta 24 à ̈ inoltre solidale al secondo corpo 4, e dunque à ̈ solidale anche alla scanalatura 20. Pertanto, in seguito alla rotazione, sotto l’azione del secondo motore elettrico 10, della manovella 16, e quindi del perno 26, si verifica che il primo ed il secondo corpo 3, 4 traslano linearmente l’uno rispetto all’altro, parallelamente alla prima direzione x.

Operativamente, il dispositivo di rilevazione 2 può trovare impiego vantaggioso nel corso di una craniotomia, cioà ̈ nel corso di un’operazione chirurgica in cui una porzione del cervello di un paziente viene chirurgicamente resa accessibile al mondo esterno.

In tali condizioni, à ̈ infatti possibile vincolare il secondo corpo 4 al cranio del paziente, mediante un opportuno braccio meccanico (non mostrato) solidale con il secondo corpo 4. In particolare, il secondo corpo 4 à ̈ reso solidale al cranio del paziente, o ad un supporto solidale al cranio (ad esempio, una struttura solidale al letto operatorio), in modo che l’elemento di contatto 14 contatti il cervello del paziente, nonché in maniera tale per cui il primo corpo 3 possa muoversi solamente in direzione parallela all’asse longitudinale L del dispositivo di rilevazione 2.

Ancora più in particolare, l’elemento di contatto 14 definisce una superficie 30 avente forma di un rettangolo cavo, la quale, in uso, viene attraversata dalla schiera di elettrodi 6 e dalla struttura di supporto 13. Inoltre, il dispositivo di rilevazione 2 viene vincolato al cranio del paziente in modo che la superficie 30 contatti una prima porzione della regione cerebrale.

Successivamente, à ̈ possibile comandare il primo motore elettrico 8 in modo che la schiera di elettrodi 6 trasli fino a contattare una seconda porzione della regione cerebrale, circondata dalla prima porzione di regione cerebrale. Attraverso la schiera di elettrodi 6, la scheda elettronica 11 può quindi acquisire, processare e rendere disponibili ad apparecchiature elettroniche esterne segnali elettrici emessi dai neuroni. Eventualmente, l’elaborazione dei segnali elettrici emessi dai neuroni ed acquisiti dagli elettrodi può essere demandata all’unità elettronica periferica 12.

In maggior dettaglio, durante una craniotomia si verifica una continua pulsazione del tessuto cerebrale, dovuta alla variazione della pressione sanguigna causata dal battito del cuore, il quale pompa il sangue in modo quasi periodico. Inoltre, in seguito alla craniotomia, si manifesta comunemente una sorta di rigonfiamento (“bulging†) del cervello.

Sia la pulsazione del tessuto cerebrale che il rigonfiamento del cervello possono comportare un deterioramento della qualità dei segnali elettrici acquisiti dalla scheda elettronica 11. In particolare, sia la pulsazione del tessuto cerebrale che il rigonfiamento del cervello possono modificare i segnali elettrici acquisiti dalla scheda elettronica 11 attraverso la schiera di elettrodi 6, manifestandosi, da un punto di vista elettrico, sotto forma di rumore elettrico.

Al fine preservare la qualità dei segnali elettrici acquisiti dalla scheda elettronica 11, assicurando un contatto certo con la superficie esterna del cervello e quindi un riferimento spaziale rispetto a tale superficie, à ̈ noto applicare una pressione statica nella prima porzione di regione cerebrale. In dettaglio, tale pressione statica viene esercitata mediante il dispositivo di rilevazione 2, ed in particolare mediante la superficie 30 dell’elemento di contatto 14.

In maggior dettaglio, à ̈ noto comandare, mediante la postazione di comando P, il secondo motore elettrico 10 in modo che il primo corpo 3 trasli rispetto al secondo corpo 4, quest’ultimo, come detto, essendo vincolato al cranio del paziente. In tal modo, la pressione statica esercitata dalla superficie 30 tende a contrastare il bulging del tessuto cerebrale.

In pratica, tipicamente à ̈ il chirurgo a comandare, sulla base della propria esperienza, il moto della superficie 30, e quindi a variare la pressione esercitata dalla medesima, senza avere però alcuna di informazione di tipo quantitativo circa l’entità della pressione esercitata dal tessuto cerebrale sulla superficie 30.

Pertanto, tipicamente la pressione statica esercitata dalla superficie 30 risulta inferiore o superiore rispetto ad una pressione ottimale. In altre parole, tipicamente la pressione esercitata dalla superficie 30 risulta insufficiente, oppure à ̈ talmente elevata da comportare il rischio che si verifichino ischemie temporanee del tessuto cerebrale, cioà ̈ pericolose interruzioni del flusso di sangue nella prima porzione di regione cerebrale.

Scopo della presente invenzione à ̈ fornire un dispositivo di rilevazione intracorticale che risolva almeno in parte gli inconvenienti dell’arte nota.

Secondo l'invenzione, vengono forniti un dispositivo di rilevazione intracorticale, un sistema di rilevazione intracorticale ed un metodo di controllo come definiti, rispettivamente, nelle rivendicazioni 1, 10 e 11.

Per una migliore comprensione dell’invenzione, ne vengono ora descritte forme di realizzazione, a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 mostra una vista prospettica di un sistema di rilevazione intracorticale di tipo noto;

- la figura 2 mostra una vista prospettica di un sistema di rilevazione intracorticale secondo la presente invenzione;

- la figura 3 mostra una vista prospettica di una porzione del sistema di rilevazione intracorticale mostrato in figura 2;

- la figura 4 mostra uno schema elettrico di un circuito a ponte di Wheatstone;

- le figure 5, 6 e 7 mostrano schemi a blocchi relativi a porzioni del sistema di rilevazione intracorticale mostrato in figura 2;

- la figura 8 mostra una vista prospettica di una variante di una manovella del sistema di rilevazione intracorticale mostrato in figura 2; e

- la figura 9 mostra qualitativamente una distribuzione delle tensioni meccaniche lungo la manovella mostrata in figura 8.

La figura 2 mostra un sistema di rilevazione intracorticale comprendente un dispositivo di rilevazione intracorticale, ai quali ci si riferisce in seguito come al sistema ed al dispositivo di rilevazione 40, 41. Il sistema di rilevazione 40 ed il dispositivo di rilevazione 41 vengono descritti qui di seguito, la presente descrizione essendo limitata alle sole differenze rispetto al sistema di rilevazione 1 ed al dispositivo di rilevazione 2 precedentemente descritti e mostrati in figura 1. Inoltre, componenti del sistema di rilevazione 40 già presenti nel sistema di rilevazione 1 precedentemente descritto sono indicati nel medesimo modo, salvo laddove specificato diversamente.

In dettaglio, il dispositivo di rilevazione 41 comprende un primo estensimetro 42 (“strain gauge†) ed un secondo estensimetro 44 (mostrato in figura 3), di tipo di per sé noto. In particolare, ciascuno tra il primo ed il secondo estensimetro 42, 44 à ̈ un trasduttore in grado di variare la propria resistenza elettrica in funzione di una deformazione meccanica cui à ̈ soggetto. Ancora più in particolare, ciascuno tra il primo ed il secondo estensimetro 42, 44 può essere formato, in modo di per sé noto, da un filo di materiale semiconduttore.

Come mostrato in maggior dettaglio in figura 3, il primo ed il secondo estensimetro 42, 44 sono disposti, rispettivamente, su una prima ed una seconda faccia 46, 48 della manovella 16, tra loro opposte. In dettaglio, la prima e la seconda faccia 46, 48 sono disposte parallele rispetto all’asse di rotazione R ed all’asse di manovella H, cioà ̈ sono parallele al piano definito dagli stessi assi di rotazione e di manovella R, H.

Sebbene non mostrato, il primo ed il secondo estensimetro 42, 44 sono collegati elettricamente alla scheda elettronica, qui indicata con 45. Inoltre, la scheda elettronica 45 include un primo ed un secondo elemento resistivo 52, 54, i quali, come mostrato in figura 4, formano, insieme al primo ed al secondo estensimetro 42, 44, un circuito elettrico a ponte di Wheatstone 55.

In dettaglio, il primo ed il secondo estensimetro 42, 44 sono collegati in un primo nodo di lettura n1, mentre il primo ed il secondo elemento resistivo 52, 54 sono collegati in un secondo nodo di lettura n2. Inoltre, il primo estensimetro 42 ed il primo elemento resistivo 52 sono collegati in un primo nodo di polarizzazione n3, mentre il secondo estensimetro 44 ed il secondo elemento resistivo 54 sono collegati in un secondo nodo di polarizzazione n4.

In maggior dettaglio, secondo una possibile forma di realizzazione, il primo ed il secondo estensimetro 42, 44 sono tra loro uguali ed hanno un valore di resistenza a riposo, cioà ̈ in assenza di trazioni o compressioni, pari a Rs. Inoltre, il primo ed il secondo elemento resistivo 52, 54 hanno entrambi un valore di resistenza pari a Rs.

La scheda elettronica 45 include inoltre un generatore di tensione 58, il quale à ̈ collegato tra il primo ed il secondo nodo di polarizzazione n3, n4, in maniera tale da imporre tra di essi una tensione di polarizzazione. Inoltre, la scheda elettronica 45 comprende un rilevatore di tensione 60, il quale à ̈ collegato tra il primo ed il secondo nodo di lettura n1, n2ed à ̈ atto a determinare una tensione di lettura, presente tra il primo ed il secondo nodo di lettura n1, n2. In altre parole, il rilevatore di tensione 60 à ̈ atto a fornire un segnale elettrico di lettura, indicativo della tensione presente tra il primo ed il secondo nodo di lettura n1, n2.

Operativamente, il tessuto cerebrale esercita una pressione contro la superficie 30 dell’elemento di contatto 14. Inoltre, dal momento che il primo ed il secondo corpo 3, 4 sono accoppiati meccanicamente mediante la guida 22 e la slitta 24, il primo corpo 3 può muoversi solamente in direzione parallela all’asse longitudinale L del dispositivo di rilevazione 41; pertanto, la pressione esercitata dal tessuto cerebrale sulla superficie 30 viene trasmessa al perno 26. Come mostrato in figura 3, ciò comporta che il perno 26 sia soggetto ad una forza Fp, la quale causa una deformazione della manovella 16, e quindi della prima e della seconda faccia 46, 48.

La deformazione della prima e della seconda faccia 46, 48 causa una variazione delle resistenze del primo e del secondo estensimetro 42, 44. Infatti, si verifica che la resistenza di uno tra il primo ed il secondo estensimetro 42, 44 aumenta rispetto al valore di riposo, mentre la resistenza dell’altro diminuisce. In particolare, si verifica che uno tra il primo ed il secondo estensimetro 42, 44 assume una resistenza pari a Rs+Rp, mentre l’altro assume una resistenza pari a Rs-Rp.

La tensione di lettura presente tra il primo ed il secondo nodo di lettura n1, n2à ̈ proporzionale alla resistenza Rp, la quale dipende linearmente dalla forza Fp. Il segnale elettrico di lettura fornito dal rilevatore di tensione 60 à ̈ dunque indicativo della pressione esercitata dal tessuto cerebrale sulla superficie 30 dell’elemento di contatto 14.

Come mostrato in figura 5, in modo di per sé noto, la scheda elettronica 45 può fornire il segnale elettrico di lettura all’unità elettronica periferica, la quale à ̈ indicata qui ed in figura 2 con 70.

In particolare, l’unità elettronica periferica 70 include un circuito di elaborazione 72, collegato elettricamente al rilevatore di tensione 60 ed atto a determinare la pressione esercitata dal tessuto cerebrale sulla superficie 30 dell’elemento di contatto 14, sulla base del segnale elettrico di lettura fornito dal rilevatore di tensione 60. In dettaglio, il circuito di elaborazione 72 genera un segnale elettrico di misura, il quale rappresenta la pressione esercitata dal tessuto cerebrale sulla superficie 30 dell’elemento di contatto 14. In altre parole, il circuito elettrico a ponte di Wheatstone 55, il rilevatore di tensione 60 ed il circuito di elaborazione 72 formano un sensore elettrico di pressione.

L’unità elettronica periferica 70 può quindi fornire alla postazione di comando P, alla quale à ̈ collegata, il segnale elettrico di misura, come determinato dal circuito di elaborazione 72. In modo di per sé noto, la postazione di comando P include uno schermo ed à ̈ programmata in modo da consentire la visualizzazione su tale schermo dei valori della pressione esercitata istante per istante dal tessuto cerebrale sulla superficie 30 dell’elemento di contatto 14, come rappresentati dal segnale elettrico di misura.

Grazie al sistema di rilevazione 40, il chirurgo può disporre continuamente di informazioni quantitative circa la pressione esercitata dal tessuto cerebrale sulla superficie 30, e può dunque comandare con maggior precisione il secondo motore elettrico 10, al fine di applicare sulla prima porzione di regione cerebrale una pressione iniziale statica, adeguata a garantire il contatto tra la superficie 30 ed il tessuto cerebrale, contrastando il bulging senza indurre ischemie.

In alternativa, come mostrato in figura 6, l’unità elettronica 45 può includere essa stessa il circuito di elaborazione 72, ancora collegato al rilevatore di tensione 60. In tal caso, il circuito di elaborazione 72 può essere collegato direttamente alla postazione di comando P.

Al fine di consentire anche la compensazione delle pulsazioni del tessuto cerebrale, Ã ̈ inoltre possibile adottare la forma di realizzazione illustrata in figura 7. Secondo tale forma di realizzazione, il segnale elettrico di lettura fornito dal rilevatore di tensione 60 viene impiegato per comandare in anello chiuso il secondo motore elettrico 10, in maniera tale per cui la posizione del dispositivo di rilevazione 41, ed in particolare la posizione del primo corpo 3 rispetto al secondo corpo 4, si adatta dinamicamente in funzione della pressione istantanea esercitata dal tessuto cerebrale sulla superficie 30.

In dettaglio, secondo tale forma di realizzazione, il sistema di rilevazione 40 include un’unità di controllo 80, la quale à ̈ di tipo elettronico ed à ̈ elettricamente collegata al rilevatore di tensione 60 ed al secondo motore elettrico 10. In particolare, l’unità di controllo 80 à ̈ interposta tra il rilevatore di tensione 60 ed il secondo motore elettrico 10. Inoltre, l’unità di controllo 80 può essere formata all’interno della scheda elettronica 45, oppure all’interno dell’unità elettronica periferica 70.

In maggior dettaglio, l’unità di controllo 80 comanda il secondo motore elettrico 10 in funzione del segnale elettrico di lettura generato dal rilevatore di tensione 60, cioà ̈ in funzione della pressione esercitata dal tessuto cerebrale sulla superficie 30.

In particolare, in modo di per sé noto, l’unità di controllo 80 à ̈ atta ad implementare un controllo del secondo motore elettrico 10 del tipo cosiddetto proporzionale, integrativo e derivativo (“proportionalintegral-derivative†, PID), sulla base del segnale elettrico di lettura fornito dal rilevatore di tensione 60 e di un segnale elettrico di riferimento, impostabile dall’utente. Ad esempio, il segnale elettrico di riferimento può essere tale per cui, in (ipotetica) assenza di pulsazioni, la pressione esercitata dalla superficie 30 à ̈ pari ad una pressione statica ottimale ai fini del contenimento del bulging.

In altre parole, il rilevatore di tensione 60, l’unità di controllo 80 ed il secondo motore elettrico 10 formano un circuito di controllo ad anello chiuso dello stesso secondo motore elettrico 10, dal momento che il segnale elettrico di lettura fornito dal rilevatore di tensione 60 dipende dalla posizione del primo corpo 3 rispetto al secondo corpo 4, e quindi à ̈ influenzato dal funzionamento del secondo motore elettrico 10. Pertanto, il secondo motore elettrico 10 à ̈ comandato sulla base di una grandezza (la tensione di lettura) che dipende dal funzionamento dello stesso motore elettrico 10.

Operativamente, il circuito di controllo ad anello chiuso fa sì che il secondo motore elettrico 10 sia comandato in modo da mantenere costante la pressione esercitata dalla superficie 30 sul tessuto cerebrale; equivalentemente, il secondo motore elettrico 10 à ̈ comandato in maniera tale per cui la posizione relativa della schiera di elettrodi 6 rispetto al tessuto cerebrale non varia a causa della pulsazione del tessuto cerebrale. In altre parole, la schiera di elettrodi 6 si muove, sotto l’azione del secondo motore elettrico 10, insieme al primo corpo 3, in maniera tale da assecondare (inseguire) i movimenti del tessuto cerebrale dovuti alla pulsazione. In tal modo, non solo si mantiene costante la posizione degli elettrodi all’interno del tessuto cerebrale, ma inoltre si limita lo strofinamento degli elettrodi con il tessuto cerebrale in cui sono inseriti, con conseguente riduzione del rumore elettrico causato da tale strofinamento.

Al fine di incrementare la sensibilità del primo e del secondo estensimetro 42, 44 rispetto alla pressione esercitata dal tessuto cerebrale sulla superficie 30, cioà ̈ al fine di incrementare la variazione di resistenza (Rp) del primo e del secondo estensimetro 42, 44 a parità di forza Fp, à ̈ inoltre possibile adottare una manovella del tipo mostrato in figura 8, dove à ̈ indicata con 90.

In dettaglio, la manovella 90 à ̈ allungata lungo l’asse di manovella H ed ha una forma ad “S†. Inoltre, la manovella 90 include una prima ed una seconda porzione periferica 92, 94, le quali sono disposte lungo l’asse di manovella H e fungono rispettivamente da prima e seconda estremità della manovella 90; la prima e la seconda porzione periferica 92, 94 sono rispettivamente vincolate al secondo motore elettrico 10 ed al perno 26, quest’ultimo essendo ancora solidale alla manovella 90.

In maggior dettaglio, la prima e la seconda porzione periferica 92, 94 sono raccordate da una prima ed una seconda porzione curva 96, 98, nonché da una porzione piana 100, quest’ultima essendo interposta tra, e collegata con, la prima e la seconda porzione curva 96, 98. La prima e la seconda porzione curva 96, 98 sono inoltre rispettivamente connesse, oltre che alla porzione piana 100, alla prima ed alla seconda porzione periferica 92, 94.

La prima e la seconda porzione periferica 92, 94 hanno forme circolari, i cui centri sono allineati lungo un asse parallelo all’asse di manovella H. Inoltre, la prima e la seconda porzione curva 96 e 98 sono disposte parallelamente rispetto all’asse di manovella H, e su lati opposti. La porzione piana 100 definisce una prima ed una seconda faccia 102, 104, entrambe piane e parallele tra loro, e sulle quali sono rispettivamente disposti il primo ed il secondo estensimetro 42, 44. In particolare, la prima e la seconda faccia 102, 104 sono disposte perpendicolarmente rispetto all’asse di manovella H, e parallelamente rispetto all’asse di rotazione R attorno al quale ruota la manovella 90.

A parità di forza Fp, la manovella 90 a forma di “S†si deforma maggiormente rispetto alla manovella 16. Inoltre, la prima e la seconda faccia 102, 104 risultano particolarmente soggette a trazione/compressione in seguito all’azione della forza Fp. A riprova di ciò, la figura 9 mostra qualitativamente la distribuzione delle tensioni meccaniche lungo la manovella 90. Conseguentemente, a parità di forza Fp, il primo ed il secondo estensimetro 42, 44 subiscono una deformazione maggiore rispetto al caso in cui essi sono vincolati sulla prima e sulla seconda faccia 46, 48 della manovella 16. Pertanto, la sensibilità del sensore elettrico di pressione formato dal circuito elettrico a ponte di Wheatstone 55, dal rilevatore di tensione 60 e dal circuito di elaborazione 72 risulta incrementata.

I vantaggi che il presente dispositivo di rilevazione consente di ottenere emergono chiaramente dalla descrizione precedente.

In particolare, il presente dispositivo di rilevazione consente di fornire in tempo reale al chirurgo informazioni quantitative circa la pressione effettivamente esercitata dal tessuto cerebrale sulla superficie 30 dell’elemento di contatto 14, consentendogli di regolare correttamente la pressione esercitata dal dispositivo di rilevazione 2 sul tessuto cerebrale.

Inoltre, secondo la forma di realizzazione mostrata in 7, la pressione istantanea esercitata dalla superficie 30 sul tessuto cerebrale viene mantenuta sostanzialmente costante, indipendentemente dalle pulsazioni del tessuto cerebrale, le quali vengono appunto compensate dinamicamente in modo automatico, grazie al controllo in anello chiuso del secondo motore elettrico 10. Tale compensazione avviene in modo indipendente dal posizionamento della schiera di elettrodi 6 e consente, inoltre, di limitare il rumore elettrico dovuto al moto relativo della schiera di elettrodi 6 rispetto al tessuto cerebrale in cui à ̈ immersa.

Risulta infine evidente che al presente dispositivo di rilevazione possono essere apportate modifiche e varianti, senza uscire dall’ambito della presente invenzione.

Ad esempio, in luogo del primo e del secondo estensimetro 42, 44 possono essere impiegati trasduttori di tipo differente, quali ad esempio sensori di pressione piezo-capacitivi o piezo-resistivi posti sulla superficie 30. Inoltre, le disposizioni del primo e del secondo estensimetro 42, 44 possono essere differenti da quanto mostrato.

Analogamente, possono essere apportate varianti al circuito elettrico a ponte di Wheatstone 55. Ad esempio, in modo di per sé noto, la scheda elettronica 45 può controllare la tensione presente sul secondo nodo di lettura n2, al fine di prevenire la saturazione del circuito elettrico a ponte di Wheatstone 55, dovuta alle inevitabili differenze tra le resistenze del primo e del secondo estensimetro 42, 44 e del primo e del secondo elemento resistivo 52, 54. A tal fine, la scheda elettronica 45 può includere un convertitore digitaleanalogico (non mostrato) atto ad imporre, in modo di per sé noto, la tensione sul secondo nodo di lettura n2.

E’ altresì possibile che il primo ed il secondo estensimetro 42, 44 formino un circuito di tipo differente rispetto al circuito elettrico a ponte di Wheatstone 55.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di rilevazione intracorticale comprendente: - almeno un elettrodo (6) atto a contattare un gruppo di neuroni; - un primo corpo (3), definente una superficie (30) atta a contattare una porzione di una regione cerebrale; - un primo motore (8) configurato per muovere detto almeno un elettrodo rispetto a detto primo corpo; - un secondo motore (10); e - un secondo corpo (4), operativamente collegato a detto secondo motore, detti primo e secondo corpo essendo scorrevoli l’uno rispetto all’altro lungo una prima direzione (x), sotto l’azione di detto secondo motore; caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre mezzi sensori (42,44,55) configurati per generare un segnale elettrico indicativo di una pressione esercitata da detta porzione di regione cerebrale su detta superficie.
2. 2. Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre un’unità di controllo (80) configurata per comandare detto secondo motore (10) in funzione di detto segnale elettrico.
3. 3. Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 2, in cui detta unità di controllo (80) à ̈ configurata per controllare detto secondo motore (10) in maniera tale per cui detta superficie (30) esercita una pressione sostanzialmente costante su detta porzione di regione cerebrale.
4. 4. Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 3, in cui detta unità di controllo (80) à ̈ configurata per controllare detto secondo motore (10) secondo un controllo del tipo proporzionale, integrativo e derivativo.
5. 5. Dispositivo di rilevazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto secondo motore (10) Ã ̈ solidale a detto primo corpo (3), e comprendente inoltre: - una manovella (16;90) accoppiata a detto secondo corpo (4) e trascinabile in rotazione da detto secondo motore (10) attorno ad una seconda direzione (R) trasversale rispetto a detta prima direzione (x); e - mezzi di vincolo (22,24) atti ad impedire il moto di detto primo corpo rispetto a detto secondo corpo in direzioni differenti da detta prima direzione; ed in cui detti mezzi sensori comprendono mezzi trasduttori (42,44) disposti su detta manovella e configurati per variare una propria grandezza elettrica in funzione di una deformazione di detta manovella causata dalla pressione esercitata da detta porzione di regione cerebrale su detta superficie (30).
6. 6. Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 5, in cui detta manovella (90) ha forma ad “S†e definisce una prima ed una seconda faccia (102,104) parallele tra loro e parallele a detta seconda direzione (R), detti mezzi trasduttori (42,44) essendo disposti su dette prima e seconda faccia.
7. 7. Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 6, comprendente inoltre una scanalatura (20) solidale a detto secondo corpo (4) e diretta lungo una terza direzione (z) trasversale rispetto a dette prima e seconda direzione (x,R), ed un perno (26), solidale con detta manovella (16;90) e cooperante con detta scanalatura; ed in cui detta manovella include una prima ed una seconda estremità (92,94) disposte lungo una direzione assiale (H) e vincolate rispettivamente a detto secondo motore elettrico (10) e a detto perno, ed una porzione intermedia (100) interposta tra dette prima e seconda estremità; ed in cui dette prima e seconda faccia (102,104) sono definite da detta porzione intermedia e sono trasversali rispetto a detta direzione assiale (H).
8. 8. Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui detti mezzi trasduttori comprendono un primo ed un secondo estensimetro (42,44), disposti rispettivamente su dette prima e seconda faccia (102,104).
9. 9. Dispositivo di rilevazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 8, in cui detti mezzi di vincolo comprendono una guida (22), solidale a detto primo corpo (3) e parallela a detta prima direzione (x), ed una slitta (24), solidale a detto secondo corpo (4) e vincolata a muoversi lungo detta guida.
10. 10. Sistema di rilevazione intracorticale comprendente un dispositivo di rilevazione intracorticale (2) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti ed un dispositivo di visualizzazione (P), collegato elettricamente a detti mezzi sensori (42,44,55).
11. 11. Metodo di controllo di un dispositivo di rilevazione intracorticale (41) comprendente: - almeno un elettrodo (6) atto a contattare un gruppo di neuroni; - un primo corpo (3), definente una superficie (30) atta a contattare una porzione di una regione cerebrale; - un primo motore (8) configurato per muovere detto almeno un elettrodo rispetto a detto primo corpo; - un secondo motore (10); e - un secondo corpo (4), operativamente collegato a detto secondo motore, detti primo e secondo corpo essendo scorrevoli l’uno rispetto all’altro lungo una prima direzione (x), sotto l’azione di detto secondo motore; il metodo di controllo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di generare un segnale elettrico indicativo di una pressione esercitata da detta porzione di regione cerebrale su detta superficie.
12. 12. Metodo di controllo secondo la rivendicazione 11, comprendente inoltre la fase di comandare detto secondo motore (10) in funzione di detto segnale elettrico.
13. 13. Metodo di controllo secondo la rivendicazione 12, in cui detta fase di comandare detto secondo motore (10) comprende controllare detto secondo motore in maniera tale per cui detta superficie (30) esercita una pressione sostanzialmente costante su detta porzione di regione cerebrale.