BR112019011206A2 - instrumento eletrocirúrgico - Google Patents

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Mark Ebbutt Julian
Turner Louis
Meadowcroft Simon
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Abstract

um dispositivo de selagem de vasos eletrocirúrgico que pode selar vasos biológicos usando um campo de micro-ondas confinado que produz um local de selagem bem definido com baixa margem térmica. o dispositivo compreende um par de mandíbulas que são móveis entre si para agarrar o tecido biológico. uma lâmina para cortar o tecido preso é deslizável entre as mandíbulas. uma antena em microstrip coplanar é montada na superfície interna de uma ou ambas do par de mandíbulas para emitir energia de micro-ondas no espaço entre eles. o dispositivo pode compreender um elemento de dissecção separado para permitir que o corte de tecido fino e a dissecação sejam realizados.

Description

INSTRUMENTO ELETROCIRÚRGICO CAMPO DA INVENÇÃO [0001] A invenção se refere a um selador de vasos eletrocirúrgico para agarrar tecido biológico e para distribuir de energia de micro-onda no tecido agarrado para coagular ou cauterizar ou selar o tecido. Em particular, o selador de vasos pode ser usado para aplicar pressão para fechar um ou mais vasos sanguíneos antes de aplicar radiação eletromagnética (preferencialmente energia de micro-ondas) para selar os vasos sanguíneos. O selador de vasos também pode ser disposto para dividir, por exemplo, separar ou cortar, o vaso do tecido circundante após coagulação ou selagem usando, por exemplo, energia de radiofrequência (RF) ou um elemento de corte mecânico, tal como uma lâmina. A invenção pode ser aplicada a um selador de vasos para uso em cirurgia laparoscópica ou cirurgia aberta.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [0002] Fórceps capazes de distribuir energia térmica para tecido biológico agarrado são conhecidos [1]. Por exemplo, é conhecida a distribuição de energia de radiofrequência (RF) a partir de uma disposição de eletrodo bipolar nas mandíbulas do fórceps [2,3]. A energia de RF pode ser usada para selar o vaso por desnaturação térmica das proteínas da matriz extracelular (por exemplo, colágeno) dentro da parede do vaso. A energia térmica pode cauterizar o tecido agarrado e facilitar a coagulação.
[0003] Tais dispositivos, geralmente, encontram aplicação na extremidade de ferramentas cirúrgicas laparoscópicas invasivas mínimas, mas podem ser igualmente usados em outras áreas de procedimentos clínicos, como ginecologia, endourologia, cirurgia gastrointestinal, procedimentos otorrinolaringológicos (ENT) etc. Dependendo do contexto de uso, esses dispositivos podem ter construção física, tamanho, escala e complexidade diferentes.
[0004] Por exemplo, um instrumento gastrointestinal pode ter nominalmente de 3 mm de diâmetro montado na extremidade de um eixo
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2/45 flexível muito longo. Em contraste, um instrumento laparoscópico pode ser usado na extremidade de um eixo de aço rígido ou direcional de 5 mm ou 10 mm de diâmetro nominal padrão da indústria.
[0005] Os exemplos atuais de dispositivos minimamente invasivos que são capazes de dissecar o tecido do corpo ao mesmo tempo que alcançam a hemostase incluem a tecnologia de selagem de vasos LigaSure fabricada pela Covidien e a plataforma Thunderbeat da Olympus. O sistema LigaSure é uma disposição de fórceps bipolar em que a corrente é distribuída para selar o tecido enquanto a pressão é aplicada. A plataforma Thunderbeat distribui simultaneamente energia térmica gerada usando uma fonte ultrassônica e energia elétrica bipolar.
[0006] US 6.585.735 descreve um fórceps bipolar endoscópico em que as mandíbulas do fórceps estão dispostas de modo a conduzir a energia bipolar através do tecido retido entre as mesmas.
[0007] EP 2 233 098 descreve um fórceps de micro-ondas para a selagem de tecidos em que as superfícies de vedação das mandíbulas incluem uma ou mais antenas de micro-ondas para irradiar a energia de micro-ondas no tecido agarrado entre as mandíbulas do fórceps.
[0008] WO 2015/097472 descreve um fórceps eletrocirúrgico em que um ou mais pares de estruturas de linhas de transmissão com perdas desequilibradas não ressonantes estão dispostas na superfície interna de um par de mandíbulas.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0009] Na sua forma mais geral, a presente invenção fornece um selador de vasos que pode selar vasos biológicos usando um campo de micro-ondas confinado que pode produzir um local de selagem bem definido com baixa margem térmica. Além disso, o selador de vasos pode fornecer funcionalidade auxiliar, tal como uma lâmina para auxiliar a divisão do vaso ou um elemento dissector separado para permitir que o corte e a dissecção do tecido fino sejam realizados. Com essas funções auxiliares, podem ser
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3/45 necessárias menos trocas de dispositivos durante um procedimento.
[0010] O selador de vasos descrito neste documento pode ser usado em qualquer tipo de procedimento cirúrgico, mas espera-se que seja particularmente útil para procedimentos não invasivos ou minimamente invasivos. Por exemplo, o dispositivo pode ser configurado para ser introduzido em um local de tratamento através de um canal de instrumento de um dispositivo de escopo cirúrgico, tal como um laparoscópio ou um endoscópio.
[0011] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um selador de vasos eletrocirúrgico compreendendo: um eixo de instrumento que compreende uma linha de transmissão coaxial para transmitir energia eletromagnética (EM) de micro-ondas; um conjunto de extremidade distai disposto em uma extremidade distal do eixo do instrumento para receber energia EM de micro-ondas do eixo do instrumento, o conjunto de extremidade distai compreendendo: um par de mandíbulas que são móveis entre si para abrir e fechar um espaço entre suas superfícies internas opostas; e uma lâmina para cortar tecidos biológicos, em que o par de mandíbulas compreende uma estrutura de distribuição de energia disposta para emitir a energia EM de micro-ondas para o espaço entre as superfícies internas opostas, em que a estrutura de distribuição de energia está disposta para confinar um campo de micro-ondas emitido substancialmente dentro de uma região entre o par de mandíbulas, e em que a lâmina está disposta de forma deslizável dentro do conjunto de extremidade distai para que fique móvel por meio da região entre o par de mandíbulas. Neste aspecto, a estrutura de distribuição de energia no par de mandíbulas opera para fornecer uma selagem de vasos localizada para um vaso biológico preso entre as mandíbulas, e a lâmina é operável para cortar através da selagem e dividir o vaso.
[0012] Em uso, o selador de vasos do primeiro aspecto pode, assim, realizar a selagem de vasos e a divisão de vasos. A selagem de vasos é,
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4/45 geralmente, a aplicação de pressão para esmagar as paredes de um vaso biológico, seguida pela aplicação de alguma forma de energia térmica. Na invenção, a energia térmica é aplicada pelo aquecimento dielétrico do tecido preso usando energia EM de micro-ondas. A energia eletromecânica aplicada rompe/desnatura as células do tecido e forma uma amálgama de colágeno predominante nas paredes dos vasos, o que efetivamente une as paredes dos vasos. Com o tempo, no pós-operatório, a recuperação celular e o novo crescimento ocorrem para reforçar ainda mais o selo. A divisão do vaso é um processo de corte através de um vaso biológico contínuo para separá-lo em duas partes. Normalmente é realizada após o primeiro vaso ter sido selado. Neste aspecto da invenção, a divisão de vasos é realizada pela lâmina, que é discutida com mais detalhes abaixo.
[0013] Neste documento, os termos proximal e distai referem-se às extremidades da estrutura de transporte de energia mais longe e mais perto do local de tratamento, respectivamente. Assim, em utilização, a extremidade proximal está mais perto de um gerador para proporcionar a energia de RF e/ou micro-ondas, ao passo que a extremidade distai é mais perto do local de tratamento, isto é, o paciente.
[0014] Neste documento, o termo condutor é usado para significar eletricamente condutivo, a menos que o contexto indique o contrário.
[0015] O termo “longitudinal” usado abaixo refere-se à direção ao longo do canal do instrumento paralela ao eixo da linha de transmissão coaxial. O termo lateral refere-se a uma direção que é perpendicular à direção longitudinal. Neste documento, o termo “interno” significa radialmente mais próximo ao centro (por exemplo, eixo) do canal do instrumento. O termo “externo” significa radialmente mais longe do centro (eixo) do canal do instrumento.
[0016] O termo “eletrocirúrgico” é usado em relação a um instrumento, aparelho ou ferramenta que é usada durante a cirurgia e que utiliza energia de radiofrequência (RF), eletromagnética (EM) e/ou energia EM de micro
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5/45 ondas. Neste documento, a energia EM RF pode significar uma frequência fixa estável em um intervalo de 10 kHz a 300 MHz, preferencial mente em um intervalo de 100 kHz a 5 MHz e, mais preferencialmente, em um intervalo de 360 a 440 kHz. A energia EM de micro-ondas pode significar energia eletromagnética com uma frequência fixa estável no intervalo de 300 MHz a 100 GHz. A energia EM de RF deve ter uma frequência alta o suficiente para evitar que a energia cause estimulação nervosa. Em uso, a magnitude da energia EM de RF e a duração em que ela é aplicada podem ser selecionadas para evitar que a energia cause o branqueamento do tecido ou margem térmica desnecessária ou dano à estrutura do tecido. Frequências únicas preferenciais para a energia de RF EM incluem qualquer uma ou mais das seguintes: 100 kHz, 250 kHz, 400 kHz, 500 kHz, 1 MHz, 5 MHz. Frequências locais preferenciais para a energia EM de micro-ondas incluem 915 MHz, 2,45 GHz, 5,8 GHz, 14,5 GHz, 24 GHz. 5,8 GHz pode ser preferencial.
[0017] A estrutura de distribuição de energia pode compreender um elemento radiador de micro-ondas disposto na superfície interna de uma ou ambas do par de mandíbulas. Por exemplo, o par de mandíbulas pode compreender uma mandíbula ativa com a estrutura de distribuição de energia montada nela, e uma mandíbula passiva que não recebe a energia EM de micro-ondas alimentada. Alternativamente, cada mandíbula no par de mandíbulas pode ter uma respectiva estrutura de distribuição de energia montada nela. Neste cenário, o conjunto de extremidade distai pode incluir um divisor de potência para dividir a energia EM de micro-ondas recebida da linha de transmissão coaxial entre as respectivas estruturas de distribuição de energia. Em outro exemplo, a estrutura de distribuição de energia pode ter componentes que são divididos entre o par de mandíbulas, de modo que o par de mandíbulas em combinação forneça um elemento radiador de microondas.
[0018] O elemento radiador de micro-ondas pode compreender uma
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6/45 antena em microstrip coplanar montada na superfície interna de uma ou ambas do par de mandíbulas. Em uma modalidade, a antena em microstrip coplanar pode ser montada em uma mandíbula ativa e a mandíbula oposta pode ser uma mandíbula passiva. A superfície interna da mandíbula passiva no espaço pode compreender uma camada deformável resiliente de material eletricamente isolante, por exemplo, borracha de silicone ou similar. A camada de material eletricamente isolante pode fornecer uma barreira térmica para inibir a propagação de calor além das mandíbulas. Em alguns casos, a camada deformável pode auxiliar no fornecimento de uma força de fixação substancialmente constante ao longo do comprimento do par de mandíbulas.
[0019] A antena em microstrip coplanar pode compreender um substrato dielétrico planar com uma superfície superior que está exposta no espaço entre as superfícies internas opostas e uma superfície inferior em um lado oposto do substrato dielétrico plano a partir da superfície superior. O substrato dielétrico pode ser feito de uma cerâmica adequada. Pode ser montado, por exemplo, ligado ou, de outro modo, afixado, à mandíbula ativa. Uma camada condutora de aterramento pode ser fornecida na superfície inferior. Esta pode ser uma camada de metalização, por exemplo, de cobre, prata, ouro ou similar. Na superfície superior do substrato dielétrico, pode ser fornecida uma tira condutora de aterramento que está eletricamente conectada à camada condutora de aterramento, e uma tira condutora ativa que está espaçada da tira condutora de aterramento. O condutor de aterramento pode ser eletricamente conectado a um condutor externo da linha de transmissão coaxial. A tira condutora ativa pode ser conectada a um condutor interno da linha de transmissão coaxial. A tira condutora ativa e a tira condutora de aterramento podem estar posicionadas para que tenha um espaçamento mais próximo uniforme dentro da região entre o par de mandíbulas. O espaçamento mais próximo entre a tira condutora ativa e a tira condutora de aterramento é a região em que o campo de micro-ondas
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7/45 emitido será mais forte. Por conseguinte, pode ser selecionada uma geometria para a tira condutora ativa e a tira condutora de aterramento que limita o campo dentro da região entre as mandíbulas.
[0020] Em um exemplo, a tira condutora ativa pode ser um eletrodo de dedo alongado que se estende longitudinalmente. A tira condutora de aterramento compreende uma ou mais porções alongadas que flanqueiam o eletrodo de dedo, por meio do qual o espaçamento mais próximo compreende uma porção alongada que se estende longitudinalmente ao longo da superfície interna do par de mandíbulas. A tira condutora de aterramento pode flanquear os dois lados do eletrodo de dedo. Em um exemplo, a tira condutora de aterramento pode ser um elemento em forma de U que flanqueia ambos os lados do eletrodo de dedo e circunda sua extremidade distai. Neste exemplo, o campo pode estar confinado principalmente dentro de uma região situada no interior do elemento em forma de U.
[0021] A tira condutora de aterramento pode estar eletricamente conectada à camada condutora de aterramento por meio de furos de passagem formados no substrato dielétrico.
[0022] O elemento radiador de micro-ondas não precisa ser limitado a uma configuração em microstrip coplanar. Em outros exemplos, pode compreender uma antena de onda em movimento, ou disposição em meandro ou em microstrip interdigital.
[0023] As superfícies internas opostas do par de mandíbulas podem incluir porções texturizadas ou enrugadas para reter tecido biológico no espaço. Esta característica também pode permitir que o gás ou vapor gerado pelo processo de desnaturação na interface de selagem escape.
[0024] O par de mandíbulas pode ser rotativo entre si em torno de um eixo de articulação que está transversal a um eixo longitudinal da linha de transmissão coaxial. Em um exemplo, o par de mandíbulas compreende uma mandíbula estática que é fixa em relação ao eixo do instrumento, e uma
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8/45 mandíbula móvel que é montada de forma rotativa em relação à mandíbula estática para abrir e fechar o espaço entre as superfícies internas opostas. A estrutura de distribuição de energia pode estar disposta na superfície interna da mandíbula estática. Em outro exemplo, ambas as mandíbulas estão dispostas para girar em relação ao eixo do instrumento, por exemplo, em uma disposição tipo fórceps simétrico. O movimento relativo do par de mandíbulas pode ser controlado a partir de um cabo em uma extremidade proximal do eixo do instrumento. Uma haste de controle ou fios de controle podem passar através do eixo do instrumento para acoplar operacionalmente um mecanismo de acionamento no cabo ao par de mandíbulas.
[0025] Em outro exemplo, o par de mandíbulas pode estar disposto para se mover entre si em uma maneira que mantenha as suas superfícies internas em uma orientação alinhada, por exemplo, paralela. Esta configuração pode ser desejável para manter uma pressão uniforme no tecido agarrado ao longo do comprimento das mandíbulas. Um exemplo de tal mecanismo de fechamento é divulgado em WO 2015/097472.
[0026] Em um exemplo, a lâmina pode ser deslizável em uma direção longitudinal entre uma posição retraída na qual ela se encontra proximal ao par de mandíbulas e uma posição estendida na qual ela se encontra dentro da região entre o par de mandíbulas. É desejável que a lâmina deslize para a região entre a lâmina quando estão em uma configuração de captura do tecido, isto é, pelo menos parcialmente fechada. A lâmina pode ser deslizável ao longo de uma ranhura rebaixada que se estende longitudinalmente formada no par de mandíbulas, isto é, em cada mandíbula do par de mandíbulas, de modo que possa entrar em contato com o tecido mantido no espaço quando o par de mandíbulas estiver fechado. A ranhura pode estar disposta para atuar como um trilho guia para a lâmina de corte, o que pode ser particularmente útil quando o par de mandíbulas se curva em direção às suas extremidades distais.
[0027] Em outro exemplo, a lâmina pode ser montada dentro de uma
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9/45 das mandibulas do par, e pode ser deslizável ou, de outro modo, móvel em uma direção lateral entre uma posição retraída na qual ela fica sob a superfície interna da mandíbula e uma posição estendida na qual ela fica na região entre o par de mandibulas.
[0028] A lâmina pode compreender um elemento rígido com uma borda afiada adaptada para fatiar o tecido biológico, por exemplo, uma lâmina do tipo bisturi ou similar. Esse tipo de lâmina é configurado para realizar um corte a “frio”, que pode ser preferencial porque apresenta baixo risco de dano térmico colateral que está associado a outras técnicas de corte. No entanto, a invenção não precisa ser limitada a uma lâmina de corte a frio. Em outros exemplos, a lâmina pode compreender qualquer um dentre: um elemento de corte de radiofrequência bipolar, um sonotrodo de ultrassom e um elemento de fio aquecível.
[0029] Como mencionado acima, o selador de vasos pode, vantajosamente, fornecer funções auxiliares além de sua função primária de selagem de vasos com base em micro-ondas. Por exemplo, o eixo do instrumento pode estar disposto para transmitir energia EM de radiofrequência (RF) e o conjunto de extremidade distai pode estar disposto para receber energia EM de RF do eixo do instrumento. Neste exemplo, o conjunto de extremidade distai pode compreender ainda um elemento de dissecção disposto para distribuir energia EM de RF para cortar através de tecido biológico, em que o elemento de dissecção está localizado fora da região entre o par de mandibulas. Mais detalhes do elemento de dissecção são divulgados abaixo com referência ao segundo aspecto, e são igualmente aplicáveis neste documento.
[0030] Em um segundo aspecto, a presente invenção fornece um selador de vasos, como discutido acima, com o elemento de dissecção, mas sem a lâmina. De acordo com o segundo aspecto, pode ser fornecido, portanto, um selador de vasos eletrocirúrgico compreendendo: um eixo do instrumento disposto para transmitir energia eletromagnética (EM) de micro
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10/45 ondas e energia EM de radiofrequência (RF); um conjunto de extremidade distai disposto em uma extremidade distal do eixo do instrumento para receber a energia EM de micro-ondas EM e a energia EM de RF do eixo do instrumento, o conjunto de extremidade distai compreendendo: um par de mandíbulas que são móveis entre si para abrir e fechar um espaço entre as suas superfícies internas opostas; e um elemento de dissecção disposto para distribuir a energia EM de RF para cortar através do tecido biológico, em que o par de mandíbulas compreende uma estrutura de distribuição de energia disposta para emitir energia EM de micro-ondas para o espaço entre as superfícies internas opostas, em que a estrutura de distribuição de energia está disposta para confinar um campo de micro-ondas emitidas substancialmente dentro de uma região entre o par de mandíbulas, e em que o elemento de dissecção está localizado fora da região entre o par de mandíbulas. Quaisquer características do primeiro aspecto discutidas acima são igualmente aplicáveis ao segundo aspecto.
[0031] O elemento de dissecção pode compreender uma estrutura de RF bipolar com um eletrodo ativo e um eletrodo de retorno. O eletrodo ativo (elemento de corte) pode ter uma ordem de grandeza menor do que a do eletrodo de retorno. O eletrodo de retorno pode ser formado em uma superfície externa da mandíbula adjacente ao elemento de dissecção, de modo que esteja em contato direto com o tecido quando usado em um campo seco. Assim, o elemento de dissecção pode ser usado para corte em pequena escala ou fino, por exemplo, para melhorar o acesso ou abrir um local de tratamento.
[0032] A região de corte pode ficar afastada (ou seja, protuberante) do par de mandíbulas. Por exemplo, o elemento de dissecção pode compreender um corpo saliente que apresenta uma borda principal para o contato do tecido. O eletrodo ativo pode ser fornecido na borda principal, por exemplo, para garantir que a densidade da corrente de RF esteja concentrada naquela região.
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11/45 [0033] O elemento de dissecção pode ser montado em uma superfície externa do par de mandíbulas. Por exemplo, o corpo saliente pode estar em uma superfície distai ou lateral do par de mandíbulas. O corpo saliente pode ser formado a partir de um dielétrico adequado, em que o eletrodo ativo está em uma porção condutora fabricada nele. O eletrodo de retorno pode estar no corpo saliente ou na superfície externa do par de mandíbulas.
[0034] Em outro exemplo, o elemento de dissecção pode estar montado em um extensor longitudinal, em que o extensor longitudinal é móvel longitudinalmente em relação ao par de mandíbulas. Esta disposição pode auxiliar na visibilidade do elemento de dissecção em uso, por exemplo, permitindo que ele se mova para um local de tratamento antes do par de mandíbulas.
[0035] Em um exemplo preferencial, o elemento de dissecção pode estar montado em uma extremidade distal do conjunto da extremidade distai.
[0036] A energia EM de micro-ondas e a energia EM de RF podem ser transmitidas ao longo de uma via de sinal comum através do eixo do instrumento. Por exemplo, uma linha de transmissão coaxial pode fornecer a via de sinal comum para transmitir tanto a energia EM de micro-ondas quanto a energia EM de RF. Nesta disposição, o conjunto de extremidade distai pode compreender um filtro indutivo para bloquear a energia EM de micro-ondas do elemento de dissecção e um filtro capacitivo para bloquear a energia EM de RF da estrutura de distribuição de energia no par de mandíbulas. Em uma disposição alternativa, a energia EM de RF e a energia EM de micro-ondas são transmitidas ao longo de vias separados dentro do eixo do instrumento, em que o filtro indutivo e o filtro capacitivo são fornecidos em uma extremidade proximal do eixo do instrumento, por exemplo, em um cabo.
[0037] Como mencionado acima, o conjunto da extremidade distai e o eixo do instrumento podem ser dimensionados para caber dentro de um canal do instrumento de um dispositivo de escopo cirúrgico. O dispositivo de escopo cirúrgico pode ser um laparoscópio ou um endoscópio. Normalmente,
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12/45 os dispositivos de escopo cirúrgico são fornecidos com um tubo de inserção que é um conduíte rígido ou flexível (por exemplo, direcionável) que é introduzido no corpo de um paciente durante um procedimento invasivo. O tubo de inserção pode incluir o canal do instrumento e um canal óptico (por exemplo, para transmitir luz para iluminar e/ou capturar imagens de um local de tratamento na extremidade distal do tubo de inserção). O canal de instrumento pode ter um diâmetro adequado para receber instrumentos cirúrgicos invasivos. O diâmetro do canal do instrumento pode ser igual ou inferior a 13 mm, preferencialmente igual ou inferior a 10 mm e, mais preferencialmente, especialmente para tubos de inserção flexíveis, igual ou inferior a 5 mm.
[0038] O selador de vasos discutido acima pode encontrar aplicabilidade em outras técnicas de soldagem de tecidos. Por exemplo, a estrutura de distribuição de energia pode ser usada como alternativa aos grampos. Em alguns procedimentos abdominais, os grampeadores são usadas para distribuir 50 a 100 pequenos grampos que são disparados simultaneamente entre mandíbulas que podem ter um comprimento de 70 mm ou mais, ou de uma disposição com mandíbulas anular com diâmetros de 20 a 50 mm. Neste tipo de aplicação, podem ser usadas múltiplas estruturas de antenas, tais como as discutidas neste documento, para cobrir o comprimento requerido. As estruturas de antena podem estar dispostas em qualquer número de formas de arranjo para serem ativadas de maneira simultânea, sequencial ou progressiva de uma maneira adequada.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [0039] As modalidades da invenção são descritas em detalhe a seguir com referência aos desenhos anexos, nas quais:
[0040] A Fig. 1 mostra uma vista esquemática de um aparelho eletrocirúrgico com o qual a presente invenção pode ser usada;
[0041] A Fig. 2 mostra uma vista esquemática em perspectiva de um conjunto de ponta distai de um instrumento eletrocirúrgico que é uma
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13/45 modalidade da invenção;
[0042] A Fig. 3 mostra uma vista esquemática em perspectiva do lado inferior do conjunto de ponta distai mostrado na Fig. 2;
[0043] A Fig. 4 mostra uma vista esquemática em perspectiva de um lado inferior de um conjunto de ponta distai de um instrumento eletrocirúrgico que é outra modalidade da invenção;
[0044] A Fig. 5 mostra uma vista esquemática em perspectiva do lado inferior do conjunto de ponta distai mostrado na Fig. 2 em uma configuração fechada;
[0045] As Figs. 6A e 6B mostram superfícies opostas de um primeiro exemplo de antena em microstrip coplanar que pode ser usada em um instrumento eletrocirúrgico que é uma modalidade da invenção;
[0046] As Figs. 7A e 7B mostram superfícies opostas de um segundo exemplo de antena em microstrip coplanar que pode ser usada em um instrumento eletrocirúrgico que é uma modalidade da invenção;
[0047] As Figs. 8A e 8B mostram superfícies opostas de um terceiro exemplo de antena em microstrip coplanar que pode ser usada em um instrumento eletrocirúrgico que é uma modalidade da invenção;
[0048] A Fig. 9 mostra um primeiro exemplo de uma placa de antena adequada para se conectar a uma alimentação coaxial;
[0049] A Fig. 10 mostra um segundo exemplo de placa de antena adequada para se acoplar a uma alimentação coaxial;
[0050] A Fig. 11 é uma vista esquemática em perspectiva de uma estrutura de distribuição de energia de onda de deslocamento cilíndrica que pode ser usada em um instrumento eletrocirúrgico que é outra modalidade da invenção;
[0051] As Figs. 12A e 12B são gráficos de densidade de perda de potência simulada que mostram como a energia de micro-ondas é distribuída para o tecido biológico por um primeiro exemplo de uma antena em microstrip coplanar;
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14/45 [0052] As Figs. 13A e 13B são gráficos de densidade de perda de potência simulada que mostram como a energia de micro-ondas é distribuída para o tecido biológico por um segundo exemplo de uma antena em microstrip coplanar;
[0053] As Figs. 14A e 14B são gráficos de perda de retorno simulada para a disposição mostrada nas Figs. 12A e 12B, respectivamente;
[0054] As Figs. 15A e 15B são gráficos de perda de retorno simulada para a disposição mostrada nas Figs. 13A e 13B, respectivamente;
[0055] A Fig. 16A é uma vista ampliada de um conjunto de ponta distai de um instrumento eletrocirúrgico que é outra modalidade da invenção;
[0056] A Fig. 16B é uma vista em perspectiva do conjunto de ponta distal da Fig. 16A quando montado;
[0057] As Figs. 17A, 17B e 17C mostram três exemplos de antenas em microstrip coplanares que podem ser usadas em um instrumento eletrocirúrgico que é uma modalidade da invenção; e [0058] A Fig. 18 é uma vista em corte transversal de um cabo que pode ser usado para operar um instrumento eletrocirúrgico que é uma modalidade da invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA; OPÇÕES ADICIONAIS E PREFERÊNCIAS [0059] A presente invenção refere-se a um dispositivo selador de vasos eletrocirúrgico capaz de distribuir energia de micro-ondas para selar vasos sanguíneos. O dispositivo pode ser usado em cirurgia aberta, mas pode ser usado particularmente em procedimentos onde o acesso ao local de tratamento é restrito. Por exemplo, o selador de vasos eletrocirúrgico da invenção pode ser adaptado para se encaixar dentro do canal do instrumento de um dispositivo de escopo cirúrgico, isto é, laparoscópio, endoscópio ou similares. A Fig. 1 mostra uma vista esquemática de um aparelho de eletrocirurgia 100 no qual o selador de vasos eletrocirúrgico da invenção pode ser usado.
[0060] O aparelho de eletrocirurgia 100 compreende um dispositivo de
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15/45 escopo cirúrgico 102, tal como um laparoscópio. O dispositivo de escopo cirúrgico 102 tem um eixo do instrumento rígido ou direcionável 104 adequado para inserção no corpo de um paciente. Normalmente, o eixo do instrumento transmite pelo menos dois canais funcionais. Um dos canais funcionais é um canal óptico, que permite que uma zona de tratamento distai seja iluminada e fotografada. Outro canal funcional é um canal do instrumento, que fornece acesso para instrumentos cirúrgicos à zona de tratamento distai. Neste exemplo, um conjunto de ponta distai de um instrumento selador de vasos 106 pode ser visto com uma saliência da ponta distal do canal do instrumento.
[0061] O aparelho de eletrocirurgia pode compreender um gerador eletrocirúrgico 108 capaz de gerar e controlar a energia a ser distribuída ao instrumento selador de vasos 106, por exemplo, via cabo de energia 110, que se estende do gerador 108 até o dispositivo de escopo cirúrgico 102 e do canal do instrumento até a ponta distai. Tais geradores eletrocirúrgicos são conhecidos, por exemplo, conforme divulgado em WO 2012/076844. O gerador eletrocirúrgico 108 pode ter uma interface de usuário para selecionar e/ou controlar a energia distribuída ao instrumento 106. O gerador 108 pode ter um visor 112 para mostrar o modo de distribuição de energia selecionado. Em alguns exemplos, o gerador pode permitir que um modo de distribuição de energia seja selecionado com base no tamanho do vaso a ser selado.
[0062] O dispositivo de escopo cirúrgico 102 pode operar de maneira convencional. Por exemplo, pode compreender um ocular 114 ou outro sistema óptico para fornecer uma imagem da ponta distai, por exemplo, imagem de vídeo digital, para visualizar a ponta distal no ponto de aplicação. A operação do instrumento 106 pode ser controlada por um mecanismo de acionamento 116 (por exemplo, um cabo do tipo tesoura, cursor, mostrador rotativo, nível, gatilho ou similares). O mecanismo de acionamento 116 pode ser operacionalmente acoplado ao instrumento 106 através de um ou mais fios de controle que se estendem ao longo do eixo 104, por exemplo, dentro
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16/45 do canal do instrumento.
[0063] Em um exemplo, o mecanismo de acionamento pode incluir um limitador de força disposto para limitar a força máxima de acionamento que pode ser fornecida ao instrumento. A limitação da força máxima de acionamento pode auxiliar na prevenção de danos a componentes delicados no instrumento 106, e pode assegurar que a força aplicada ao tecido esteja dentro dos parâmetros desejados. A força limitada pode compreender uma mola de compressão ou mecanismo de catraca como parte do mecanismo de acionamento. Em alguns exemplos, pode ser desejável alterar a força máxima de acionamento, por exemplo, fornecendo um mostrador ou interruptor no dispositivo 102 que ajusta a força máxima de acionamento associada ao mecanismo de acionamento 116.
[0064] As modalidades da presente invenção representam um desenvolvimento do fórceps eletrocirúrgico divulgado em WO 2015/097472 e, em particular, se refere à estrutura e funcionalidade do conjunto de ponta distai.
[0065] A Fig. 2 mostra uma vista esquemática em perspectiva de um conjunto de extremidade distai 200 de um instrumento eletrocirúrgico que é uma modalidade da invenção. O conjunto de extremidade distai 200 está conectado a um eixo do instrumento 202 que é dimensionado para encaixar dentro do canal de instrumento de um laparoscópio ou outro dispositivo de escopo cirúrgico. O eixo do instrumento 202 compreende uma bainha tubular que transmite um cabo coaxial para transportar energia de micro-ondas para o conjunto de extremidade distai juntamente com vários fios ou hastes de controle que estão dispostos para controlar a manipulação física do conjunto da extremidade distai, conforme discutido abaixo.
[0066] Neste exemplo, o conjunto de extremidade distai 200 compreende um par de mandíbulas 208, 210. As mandíbulas 208, 210 estão operacionalmente acopladas a um colar 204 que está montado em uma extremidade distal do eixo do instrumento 202. Neste exemplo, o par de
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17/45 mandíbulas 208, 210 compreende uma mandíbula móvel 208 que gira em torno de um pino 206 que se estende no colar 204 para permitir que um espaço entre as superfícies internas opostas das mandíbulas 208, 210 abram e fechem. Embora haja apenas uma mandíbula móvel neste exemplo, em outras modalidades, ambas as mandíbulas podem estar dispostas para girarem em relação ao colar 204. O colar 204 pode estar disposto para assegurar que as mandíbulas permaneçam alinhadas lateralmente à medida que se movem em conjunto.
[0067] O exemplo mostrado na Fig. 2, o par de mandíbulas 208, 210 compreende uma mandíbula estática 210 que tem uma estrutura de distribuição de energia 212 na sua superfície superior, isto é, a superfície que se opõe a uma superfície correspondente na mandíbula móvel 208. Em uso, o conjunto de extremidade distai 208 destina-se a agarrar tecidos biológicos (e, em particular, um vaso sanguíneo) entre o par de mandíbulas 208, 210. O par de mandíbulas 208, 210 está disposto para aplicar pressão ao tecido biológico entre as superfícies opostas e distribuir energia (preferencialmente energia eletromagnética de micro-ondas) ao tecido a partir da estrutura de distribuição de energia 212.
[0068] Nesta modalidade, a estrutura de distribuição de energia está presente apenas na mandíbula estática 210. No entanto, em outras disposições, pode haver uma estrutura de distribuição de energia em ambas as mandíbulas, ou apenas em uma única mandíbula móvel.
[0069] Neste exemplo, a estrutura de distribuição de energia 212 compreende uma antena em microstrip coplanar fabricada na superfície superior da mandíbula de status 210. A antena em microstrip coplanar compreende um substrato 220 feito de material dielétrico não condutor, por exemplo, cerâmica ou similar. O substrato dielétrico 220 tem uma camada condutora fabricada em seu lado inferior (não visível na Fig. 2). Na sua superfície superior (isto é, a superfície oposta ao lado inferior), o substrato dielétrico 220 tem uma primeira região condutora na forma de um eletrodo
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18/45 de dedo 214 que se estende longitudinalmente disposto centralmente sobre o mesmo. Uma segunda região condutora em forma de U 216 está disposta na superfície superior do substrato dielétrico 220 em torno do eletrodo de dedo 214 com um espaço do dielétrico exposto 215 separando o eletrodo de dedo 214 da região em forma de U 216. Uma pluralidade de orifícios de passagem 218 é formada, por exemplo usinada, através da região em forma de U 216 e do substrato dielétrico 215. Os orifícios de passagem 218 são preenchidos com material condutor para conectar eletricamente a camada condutora no lado inferior do substrato dielétrico 220 com a região condutora em forma de U 216. O eletrodo de dedo 214 tem uma almofada de contato 217 em sua extremidade proximal. O condutor interno do cabo coaxial transmitido pelo eixo do instrumento 202 é acoplado eletricamente à almofada de contato 217, por exemplo, pelo prolongamento do eixo do instrumento 202 para entrar em contato físico com a almofada de contato 217. O eletrodo de dedo 214 fornece uma região ativa para a antena em microstrip coplanar. A camada condutora no lado inferior do substrato dielétrico 220 está eletricamente conectada a um condutor externo do cabo coaxial transmitido pelo eixo do instrumento 202. Em conjunto com a comunicação condutora através dos orifícios de passagem 218, a região condutora em forma de U 210 forma um eletrodo de aterramento para a antena em microstrip coplanar.
[0070] A configuração da antena em microstrip coplanar mostrada na Fig. 2 é particularmente vantajosa porque confina o campo emitido dentro da região definida pelo par de mandíbulas 208, 210. Como discutido abaixo, muito pouca energia é distribuída a uma região externa ao par de superfícies opostas. Além disso, ao dispor a região condutora em forma de U 216 para se estender em torno de uma extremidade distal do eletrodo de dedo 214, a estrutura de antena em microstrip coplanar pode impedir que a energia escape na direção longitudinal distai ao conjunto 200.
[0071] As camadas condutoras mencionadas acima podem ser feitas
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19/45 de qualquer material condutor adequado. Prata e o ouro são preferenciais devido à sua alta condutividade e biocompatibilidade. O cobre também pode ser usado, embora seja preferencialmente revestido com prata ou ouro nas regiões que provavelmente entrarão em contato com o tecido biológico.
[0072] A estrutura de antena em microstrip coplanar pode ser fabricada independentemente da mandíbula estática 210, por exemplo, usando técnicas de deposição de película fina. Esta construção da antena em microstrip coplanar garante dois recursos de desempenho importantes. Em primeiro lugar, assegura que a energia projetada aplicada ao tecido biológico do vaso agarrado seja focada internamente ao alcance das mandíbulas do instrumento. Isto fornece um efeito de distribuição de energia localizado, por meio do qual a energia aplicada é eficientemente distribuída a uma região de tecido desejada.
[0073] Além disso, o uso de camadas condutoras de película fina significa que a massa térmica das linhas condutoras é mínima. Em combinação com a barreira térmica efetiva fornecida pelo substrato dielétrico 220, isto significa que qualquer calor residual dentro das linhas condutoras se dissipa rapidamente. O efeito pode ser ainda mais potencializado pelo fornecimento de uma camada na superfície oposta à antena em microstrip coplanar que também atua como uma barreira térmica. Nas modalidades mostradas na Fig. 2, a mandíbula móvel 208 tem uma camada de material deformável 222 de forma resiliente formado em sua superfície interna. A camada 222 pode ser formada de borracha de silicone ou outro material polimérico compatível que possa suportar as temperaturas que ocorrem durante o tratamento e sejam biocompatíveis. Eles podem ser fabricados de um polímero termoplástico elastomérico, por exemplo. Esta camada auxilia na distribuição eficiente de energia ao tecido biológico agarrado, mas também facilita a retenção do tecido biológico nas mandíbulas.
[0074] De forma alternativa ou adicional, o revestimento pode ser aplicado à superfície da própria antena em microstrip coplanar. Este pode
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20/45 ser um revestimento aplicado apenas nas regiões condutoras, por exemplo, para minimizar a aderência dos tecidos. Em modalidades dispostas para distribuir energia de micro-ondas, pode não ser necessário que as superfícies internas das mandíbulas possam direcionar contato condutivo elétrico com o tecido. Por conseguinte, o revestimento pode ser um material polimérico fino alta em temperatura, por exemplo, aplicado em toda a face da antena. O material específico pode ser escolhido para exibir uma perda elevada e parecer transparente à energia de micro-ondas.
[0075] O revestimento pode estar de acordo com o formato das mandíbulas. Pode compreender um material de passivação à base de silicone similar ao usado como revestimento protetor nas placas de circuitos impressos. Outros exemplos incluem materiais do tipo poliimida, PTFE ou FEP.
[0076] Como mostrado na Fig. 2, a camada 222 tem uma pluralidade de nervuras moldadas nela. Por conseguinte, apresenta uma superfície texturizada ou dentada com a qual entra em contato com o tecido biológico. Um aperto similar, texturizado ou sulcado, pode ser fornecido em torno da periferia da antena em microstrip coplanar. Como mencionado acima, essas superfícies texturizadas podem auxiliar a liberação de gás durante a operação de selagem do vaso.
[0077] A antena em microstrip coplanar tem um tamanho adequado para receber e selar vasos biológicos. Por exemplo, a antena em microstrip coplanar pode estar disposta para fornecer uma área de tratamento eficaz com uma largura (isto é, dimensão que se prolonga lateralmente em relação ao eixo do cabo coaxial) de 2 a 5 mm e um comprimento (ao longo do eixo do dispositivo) de 15 a 26 mm.
[0078] O par de mandíbulas pode incluir um afastamento (não mostrado) que assegure que as mandíbulas permaneçam separadas em uma distância mínima, independentemente da força de fechamento aplicada pelo mecanismo de acionamento 116. O afastamento pode ser uma projeção
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21/45 física em uma ou ambas as mandíbulas que engata a superfície interna da mandíbula oposta.
[0079] É desejável que a pressão aplicada pelas mandíbulas ao tecido mantido entre as mesmas seja uniforme em uma direção longitudinal ao longo das superfícies internas das mandíbulas. Em um desenvolvimento da estrutura mostrada na Fig. 2, a mandíbula móvel 208 pode compreender uma placa de engate na sua superfície interna que é capaz de se articular de novo para dentro da mandíbula 208 em torno de um ponto de rotação localizado em uma extremidade distai da mandíbula 208. Um elemento de suporte elasticamente deformável pode ser montado na mandíbula 208 atrás da placa de engate para impeli-la para fora. Com esta disposição, o tecido na região entre as mandíbulas é agarrado entre a superfície interna da mandíbula estática e a placa de engate da mandíbula móvel. À medida que as mandíbulas se fecham, a pressão aplicada ao longo das mandíbulas é gerada por uma combinação da ação de rotação das mandíbulas e da articulação da placa de engate. A localização do ponto de rotação e as propriedades do elemento de suporte deformável de forma resiliente podem ser selecionadas de modo que a não uniformidade na força aplicada que surge alterando a vantagem mecânica ao longo das mandíbulas para fora do pivô seja equilibrada por uma não uniformidade de cooperação resultante da articulação rotativa da placa de engate.
[0080] A estrutura de distribuição de energia 212 descrita em relação à Fig. 2 é uma antena em microstrip coplanar. A configuração dessa antena pode ser como mostrada na Fig. 2 ou como descrito com referência a qualquer uma dentre as Figs. 6A, 6B, 7A, 7B, 8A e 8B abaixo. No entanto, podem ser usadas estruturas alternativas de radiadores de micro-ondas. Por exemplo, a superfície superior da mandíbula estática 210 pode ser fornecida com outras configurações de distribuição de energia baseadas em microstrip, por exemplo, linhas em meandros ou em microstrip interdigitadas. Em outra modalidade, a estrutura de distribuição de energia pode ser uma antena de
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22/45 onda em deslocamento, tal como a descrita com referência à Fig. 11 abaixo.
[0081] Além da função de selagem do vaso, o instrumento eletrocirúrgico da presente invenção também pode funcionar também como um divisor de vasos, por exemplo, para cortar e separar uma seção selada de um vaso sanguíneo. O selador de vasos pode, portanto, ser fornecido com uma lâmina 226 que é montada de forma deslizante em relação ao par de mandíbulas 208, 210 para cortar através do tecido biológico mantido entre as mandíbulas.
[0082] Na Fig. 2, a lâmina 226 é uma estrutura afiada do tipo bisturi, feita de aço ou outro material rígido. Para maior clareza, a lâmina é mostrada como saliente na região entre as mandíbulas abertas na Fig. 2. No entanto, na prática, é desejável que o instrumento impeça o movimento da lâmina para a frente até que as mandíbulas estejam fechadas e a energia de microondas seja aplicada.
[0083] Na modalidade mostrada na Fig. 2, a lâmina 226 é móvel em uma direção longitudinal, por exemplo, ao longo do eixo do dispositivo. As superfícies opostas das mandíbulas 208, 210 contêm recessos respectivos ou ranhuras guias 228, 224 para receber a lâmina à medida que esta se desloca. A ranhura guia 224 na mandíbula estática 210 é formada dentro do eletrodo de dedo 214 de modo a que se desloque através do centro do campo aplicado.
[0084] Em outras modalidades, a lâmina pode ser montada dentro de uma das mandíbulas e disposta para se mover lateralmente em relação à direção longitudinal, isto é, para se estender para fora de uma das superfícies opostas até o tecido agarrado. A borda afiada da lâmina pode ficar abaixo da superfície oposta durante a operação de retenção e selagem do vaso.
[0085] É preferencial que a lâmina forneça um corte a frio, pois essa funcionalidade está associada a melhores resultados para o paciente. Isso ocorre principalmente porque o risco ou a ocorrência de danos colaterais, isto é, danos térmicos ao tecido circundante são muito menores quando o
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23/45 corte a frio é usado. No entanto, a funcionalidade de corte pode ser fornecida por outros meios, por exemplo, uma estrutura de distribuição de energia monopolar ou bipolar de radiofrequência (RF) ou um mecanismo de corte ultrassônico. Uma disposição para fornecer energia auxiliar pelo eixo do instrumento, por exemplo, para uma lâmina de corte de RF ou um sistema ultrassônico, é discutida abaixo.
[0086] O conjunto de extremidade distai pode ser configurado para desempenhar funções além da selagem do vaso. Por exemplo, o conjunto de extremidade distai pode ter uma lâmina de corte auxiliar de radiofrequência (RF) montada em um ponta distal. No exemplo mostrado na Fig. 2, um elemento de dissecção de RF 230 é montado na extremidade distai da mandíbula estática 210. O elemento de dissecção de RF 230 é uma estrutura bipolar que compreende um eletrodo ativo montado em um corpo saliente e um eletrodo de retorno, que pode ser fabricado ou integrado à mandíbula estática 210 na vizinhança do corpo saliente.
[0087] A Fig. 3 mostra o lado inferior do conjunto de extremidade distai 200, onde o elemento de dissecção de RF 230 pode ser visto com mais detalhes. O elemento de dissecção de RF 230 pode ser usado para corte sem sangue e fino de tecido e dissecção de tecido. Na disposição mostrada nas Figs. 2 e 3, o elemento de dissecção de RF 230 apresenta uma borda principal tem uma protuberância da extremidade distai da mandíbula estática 210. Esta posição pode permitir que a dissecação lateral e da extremidade seja realizada. Em cenários de tratamento de campo seco (isto é, na ausência de solução salina ou outro fluido eletricamente condutor) é desejável que o eletrodo de retorno esteja próximo ao eletrodo ativo que está no elemento de dissecação de RF 230. A proporção do tecido exposto que entra em contato com as áreas do eletrodo também é importante para assegurar que o fluxo da corrente ocorra de uma maneira desejada, o que provoca a ocorrência da densidade de corrente máxima na borda principal do elemento de dissecção de RF 230.
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24/45 [0088] Embora o elemento de dissecção de RF 230 seja mostrado na extremidade distai da mandíbula estática nas Figs. 2 e 3, ele pode ser montado em uma variedade de orientações ou localizações no conjunto de extremidade distai, por exemplo, na vertical, horizontal, em um ângulo, em uma lateral e em qualquer uma das mandíbulas.
[0089] O conjunto de ponta distai pode compreender outros elementos de distribuição de energia montados em uma das mandíbulas para permitir que o trabalho de tratamento fino seja feito na extremidade distal do dispositivo. Por exemplo, a mandíbula pode incluir uma pequena antena de micro-ondas para permitir a coagulação de micro-ondas fina ou um pequeno sonotrodo ultrassônico para distribuir energia ultrassônica para realizar o corte. Os elementos auxiliares podem ser montados em um membro independentemente deslizável que pode ser prolongado longitudinalmente e retraído em relação ao eixo do instrumento 202. Isso pode auxiliar na melhoria da visibilidade do tratamento fino usando o dispositivo auxiliar, à medida que ele possa ser prolongado dentro do campo de visão do dispositivo de escopo cirúrgico independentemente do resto do conjunto de extremidade distai 200. Em uma modalidade, o membro independentemente deslizável pode ser a mandíbula estática 210, que pode ser deslocada do colar 204 para permitir que ela deslize longitudinalmente. A mandíbula estática pode ser retrátil proximalmente a partir de sua localização articulada normal ou pode ser extensível distai mente a partir de sua localização articulada normal. No último cenário, a ponta de dissecção fina de RF ou outra função auxiliar pode estar localizada na mandíbula estática, de modo que ela possa se mover para uma posição mais distal. No primeiro cenário, a ponta de dissecção fina de RF ou outra função auxiliar pode estar localizada na mandíbula oposta, de modo que ocupe uma posição mais distai com boa visibilidade quando a mandíbula estática for retraída.
[0090] O par de mandíbulas pode ter qualquer formato adequado. Por exemplo, as mandíbulas podem ser afuniladas ao longo do seu comprimento
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25/45 para a ponta distal, ou podem ser curvadas ou enganchadas, se desejado, para qualquer cenário de tratamento particular.
[0091] A abertura e fechamento das mandíbulas 208, 210 podem ser controlados por um mecanismo de acionamento que é operável por um usuário em um cabo externo do dispositivo de escopo cirúrgico, isto é, em uma extremidade proximal do eixo do instrumento 202. O mecanismo de acionamento pode incluir um dispositivo de controle de pressão disposto para permitir que um usuário controle o fechamento do par de mandíbulas com base em uma quantidade de pressão aplicada ao tecido biológico que é capturado entre as mandíbulas. Em um exemplo, um usuário pode selecionar uma pressão de fechamento desejada (por exemplo, máxima) para as mandíbulas, e o mecanismo de acionamento pode ser disposto para inibir o movimento adicional das mandíbulas uma em direção à outra, assim que a pressão desejada for atingida.
[0092] Como mencionado acima, em algumas modalidades, ambas as mandíbulas podem ser ativas no sentido de que elas estão eletricamente conectadas a um cabo coaxial dentro do eixo do instrumento. Em um exemplo, o par de mandíbulas compreende elementos diferentes de um único dispositivo de distribuição de energia de micro-ondas. Por exemplo, uma das mandíbulas pode compreender um eletrodo de aterramento, e a outra pode compreender um eletrodo ativo para uma estrutura de antena. Em outro exemplo, cada mandíbula pode compreender sua própria estrutura de distribuição de energia de micro-ondas independente, por exemplo, correspondente à antena em microstrip coplanar descrita acima.
[0093] Se ambas as mandíbulas estiverem ativas, elas podem ser alimentadas por uma linha de transmissão coaxial comum dentro do eixo do instrumento, fornecendo um divisor ou splitter de energia de micro-ondas na extremidade distai da linha de transmissão coaxial, por exemplo, na extremidade distal do eixo do instrumento ou dentro do colar 204. O splitter de energia de micro-ondas pode ser implementado de qualquer maneira
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26/45 conhecida. Por exemplo, o splitter de energia poderia ser implementado como um splitter de energia Wilkinson, como transformadores de impedância de dois quartos de comprimentos de onda (ou seus múltiplos ímpares) ou como uma disposição de balun de meio comprimento de onda, onde a extremidade distai da linha coaxial forma uma alimentação não equilibrada que é entrada primeira mandíbula, e onde a segunda mandíbula é alimentada a partir de um ponto que é a metade do comprimento de onda distante da alimentação. Alternativamente, o splitter de potência pode ser implementado como transformadores de impedância de meio comprimento de onda elétricos que são fabricados usando materiais de substrato flexível, que são capazes de se flexionar para permitir a movimentação de uma ou ambas as mandibulas.
[0094] Nas disposições em que o conjunto de extremidade distai também inclui um dispositivo auxiliar para distribuir energia de RF, o instrumento pode estar disposto para receber a energia de RF para o dispositivo auxiliar e a energia de micro-ondas para entrega das mandibulas ao longo de uma via de distribuição de energia comum, que pode ser uma linha de transmissão coaxial dentro do eixo do instrumento. Em um exemplo, a energia de RF pode ser distribuída a 400 kHz, enquanto que a energia de micro-ondas pode ser distribuída a 5,8 GHz. De modo a evitar que a energia de micro-ondas entre no dispositivo auxiliar, um componente de bloqueio indutivo ou filtragem pode ser montado dentro do conjunto de extremidade distai. O bloqueio indutivo pode ser um indutor enrolado em fio, que permite que a energia de RF passe através do uso de efeitos parasitários, mas bloqueia a energia de micro-ondas. Alternativamente, o bloqueio indutivo pode ser fornecido por uma ou mais pontas abertas de comprimento de onda de um quarto localizados a intervalos de meio comprimento de onda ao longo de uma linha de transmissão entre o cabo coaxial e o dispositivo de RF auxiliar. De modo a impedir que a energia de RF entre na estrutura de distribuição de energia de micro-ondas nas mandibulas, pode ser montado
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27/45 um elemento de bloqueio capacitivo ou filtro entre o cabo coaxial e a estrutura de distribuição de energia de micro-ondas. O elemento do filtro capacitivo pode ser um capacitor de placa paralela que opera em frequências de microondas, ou uma cavidade de guia de ondas ou linha em microstrip acoplada onde um dielétrico isolante rompe a via de maneira que bloqueia o fluxo de energia de RF.
[0095] Bloqueios ou filtros similares podem ser usados no gerador para impedir que a energia de RF entre na fonte de micro-ondas e que a energia de micro-ondas entre na fonte de RF. Por exemplo, um ou mais estranguladores podem ser fornecidos para evitar que a energia de microondas irradie para a fonte de RF.
[0096] No exemplo acima, a energia de RF e de micro-ondas é transportada ao longo do eixo do instrumento por uma linha de transmissão coaxial comum. Em outros exemplos, a separação da energia de RF e de micro-ondas pode ocorrer antes de serem distribuídas para o eixo do instrumento. Nesta disposição, as estruturas de transmissão de energia separadas são fornecidas para a energia de RF e energia de micro-ondas, respectivamente. Por exemplo, a energia de RF pode ser transportada por um par de fios trançados ou por dois conjuntos de fios isolados montados em paralelo, enquanto que a energia de micro-ondas é transportada por uma linha de transmissão coaxial adequada. A potência, por exemplo, potência de DC, para outros tipos de dispositivos auxiliares, por exemplo, lâminas de ultrassom ou similares, pode ser distribuída de maneira similar.
[0097] A análise histológica inicial de amostras tratadas com o selador de vasos discutido acima mostra resultados muito promissores, especialmente quando comparados aos resultados histológicos de outras formas de seladores de vasos eletrocirúrgicos ou ultrassônicos. Em particular, a configuração de distribuição de energia de micro-ondas discutida acima fornece distribuição de energia localizada e controlável que se manifesta como ruptura celular uniforme na amostra, o que leva a uma
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28/45 localização de selagem bem definida e, significativamente, propagação muito limitada de calor para além da selagem. Em outras palavras, a margem térmica do dispositivo, ou seja, a quantidade de branqueamento do tecido que ocorre fora da região agarrada, é pequena. O formato do campo e a densidade da perda de potência associada à antena em microstrip coplanar é discutida em com mais detalhes abaixo.
[0098] A Fig. 5 mostra uma vista do lado inferior do conjunto da extremidade distai quando as mandíbulas 208, 210 estão fechadas. Esta é uma configuração na qual o instrumento pode ser introduzido em um canal do instrumento de um laparoscópio.
[0099] As Figs. 6A e 6B mostram com mais detalhes um primeiro exemplo de uma antena em microstrip coplanar que pode ser usada como uma estrutura de distribuição de energia 212 em uma modalidade da invenção. A antena em microstrip coplanar compreende um substrato dielétrico 220 que tem uma camada de aterramento condutora 236 na sua superfície inferior (vide Fig. 6B) e um par de linhas condutoras 214, 216 na sua superfície superior. A camada de aterramento 236 e as linhas condutoras 214, 216 podem ser formadas no substrato utilizando qualquer técnica adequada, por exemplo, metalização, deposição de película fina e padronização (gravação), etc.
[0100] Como discutido acima, o par de linhas condutoras 214, 216 neste exemplo compreende um eletrodo de dedo 214 que está envolto ao longo do seu comprimento e em torno de sua extremidade distai por uma região condutora em forma de U 216. A região condutora em forma de U 216 está eletricamente conectada à camada de aterramento 236 pelos orifícios de passagem 218, 238 que são preenchidos com material condutor para fornecer uma conexão elétrica. O eletrodo de dedo 214 e a região condutora em forma de U 216 são separados por um espaço 215 através do qual o campo de micro-ondas é concentrado no uso. O condutor de aterramento 236 está em comunicação elétrica com um condutor externo de uma linha de
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29/45 alimentação coaxial, enquanto que o eletrodo de dedo 214 está eletricamente conectado a um condutor interno da linha de alimentação coaxial.
[0101] As Figs. 7A e 7B mostram um segundo exemplo de uma antena em microstrip 240 coplanar que pode ser usada no presente exemplo. Similar ao exemplo mostrado nas Figs. 6A e 6B, a antena 240 compreende um substrato dielétrico 242 com um lado inferior que tem uma camada 250 condutora, por exemplo, metalizada ou aplicada. A superfície superior do substrato dielétrico 242 (mostrado na Fig. 7A) compreende um par de elemento condutor alongado que se estende paralelamente um ao outro na direção longitudinal da mandíbula na qual a antena será montada. Os elementos condutores compreendem um dedo condutor de aterramento 244 e um condutor ativo 246, que estão separados por um espaço 245. O dedo condutor de aterramento 244 está em comunicação elétrica com a camada condutora de aterramento 250 através dos orifícios de passagem 248, 252 que são usinados através do substrato dielétrico 242 e preenchidos com material condutor para fornecer a conexão necessária. Similarmente à disposição mostrada nas Figs. 6A e 6B, a camada condutora de aterramento 250 deve ser eletricamente conectada a um condutor externo e alimentar a linha de alimentação coaxial, enquanto que o dedo condutor ativo 246 deve ser eletricamente conectado a um condutor interno da linha de alimentação coaxial.
[0102] As Figs. 8A e 8B mostram um terceiro exemplo de uma antena em microstrip coplanar 260 que pode ser usada na invenção. A antena em microstrip coplanar compreende um substrato dielétrico 262 que tem uma camada condutora de aterramento 270 em seu lado inferior. Em uma superfície superior do substrato dielétrico 262, existem três elementos condutores. Nesta modalidade, os elementos condutores compreendem um eletrodo de dedo ativo central 266 em cada lado por uma tira condutora de aterramento 264. As tiras condutoras de aterramento 264 e os eletrodos de dedo 266 são elementos alongados que se estendem na direção longitudinal
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30/45 do dispositivo. O eletrodo de dedo ativo 266 é separado de cada uma das tiras condutoras de aterramento 264 por um espaço 265 através do qual o campo de micro-ondas se estende em uso. As tiras condutoras de aterramento 264 são eletricamente conectadas à camada condutora de aterramento 270 através de uma pluralidade de orifícios de passagem 268, 272, que são preenchidos com material condutor para fornecer a conexão necessária.
[0103] Nos exemplos dados acima, os eletrodos na superfície superior do substrato dielétrico entrarão em contato com o tecido em uso e, portanto, são feitos de um material condutor biocompatível, como prata ou ouro. Em contraste, a camada condutora de aterramento no lado inferior do substrato dielétrico não entra em contato com o tecido e, portanto, pode ser feita de um material diferente, como o cobre.
[0104] A Fig. 9 mostra outro exemplo de uma antena em microstrip coplanar que pode ser usada na presente invenção. Neste caso, a estrutura da antena pode ser fabricada usinando um ou mais blocos de material dielétrico. A estrutura mostrada na Fig. 9 é uma placa de antena disposta para ser montada diretamente em um cabo coaxial. A placa de antena 280 compreende um bloco dielétrico central 282 que tem uma camada condutora de aterramento 284 fabricada no seu lado inferior e uma região condutora em forma de U 286 fabricada na sua superfície superior. A camada condutora de aterramento 284 está eletricamente conectada à região condutora em forma de U 286. O bloco dielétrico 282 é flanqueado por dois blocos dielétricos 290 laterais que auxiliam na montagem da placa dentro de uma estrutura de mandíbula e fornece isolamento para a camada condutora de aterramento 284. Uma ranhura 288 é fabricada na superfície superior do bloco dielétrico 282 de modo a receber uma porção exposta de um condutor interno de uma linha de alimentação coaxial (não mostrada). A ranhura é separada da região condutora em forma de U 286 por um espaço 287. A antena é formada pela montagem de uma linha de alimentação coaxial com
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31/45 uma seção exposta do condutor interno na face da extremidade proximal da placa da antena 280. O comprimento exposto de qualquer condutor se encontra na ranhura 288, e a camada condutora de aterramento 284 está eletricamente conectada ao condutor externo da linha de alimentação coaxial.
[0105] A Fig. 10 mostra outro exemplo de uma placa de antena 300 que pode ser usada em conjunto com uma linha de alimentação coaxial para formar uma antena em microstrip coplanar que pode ser usada na invenção. A placa de antena 300 compreende um substrato dielétrico 302 que tem uma camada condutora de aterramento 304 na sua superfície inferior. Na superfície superior do substrato dielétrico 302 existe uma tira condutora de aterramento alongada 306 que está eletricamente ligada à camada condutora de aterramento 304, por exemplo, através do corpo do substrato dielétrico 302. Uma ranhura 308 para receber um condutor interno exposto de uma alimentação coaxial está situada ao lado e paralela à tira condutora de aterramento 306. A tira condutora de aterramento 306 e a ranhura 308 são separadas por um espaço 307 através do qual os campos EM de microondas se propagam em uso. Similarmente à Fig. 9, a placa de antena 300 pode ser usada para formar uma antena em microstrip coplanar pela sua conexão a uma alimentação coaxial que tem um comprimento do condutor interno exposto. O condutor interno exposto é recebido na ranhura 308, enquanto o condutor externo da alimentação coaxial está eletricamente conectado à camada condutora de aterramento 304.
[0106] A discussão acima fornece vários exemplos de como uma antena em microstrip coplanar pode ser usada como o mecanismo de distribuição de energia de micro-ondas para a presente invenção. No entanto, outras estruturas de distribuição de energia de micro-ondas podem ser usadas. A Fig. 11 ilustra um exemplo de uma estrutura de antena de onda de deslocamento 310 que pode ser montada dentro de uma mandíbula de um selador de vasos de acordo com uma modalidade da invenção. A
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32/45 estrutura de onda de deslocamento 310 compreende um compartimento para reter um comprimento distal de um cabo coaxial. O compartimento compreende um colar proximal 312 através do qual o cabo coaxial pode ser inserido, uma base de suporte alongada 314 e uma tampa distai 316, que atua como um batente final para uma extremidade distal do cabo coaxial. A própria estrutura da antena compreende um condutor interno 320 cercado por um material dielétrico 318 e um condutor externo 322. Dentro do condutor externo 322, uma pluralidade de janelas 324 é formada para expor o material dielétrico. As janelas podem ser formadas dentro do condutor externo do próprio cabo coaxial, ou um tubo condutor de aterramento separado pode ser fornecido dentro do compartimento, e um cabo coaxial que tem uma porção de extremidade distai em que o condutor externo foi removido pode ser nele inserido. Na Fig. 11, o condutor externo 322 compreende um tubo estirado profundo com extremidade distai fechada. As janelas são ranhuras cortadas no tubo antes de ele ser montado no material dielétrico 318.0 compartimento 312 e a tampa 316 podem ser fabricados em peça única e formar um membro de reforço que sustenta a antena, mantendo-a esticada e rígida.
[0107] O formato e a posição das janelas 324 no condutor externo 322 estão posicionados para promover a energia a ser emitida. O tamanho das janelas varia ao longo do comprimento do dispositivo, de modo que a energia seja distribuída de maneira direcional normal ao eixo longitudinal e uniformemente ao longo do comprimento da antena.
[0108] As Figs. 12A e 12B mostram um gráfico de densidade de perda de potência simulada que demonstra como a energia de micro-ondas é distribuída no tecido biológico por um primeiro exemplo de uma antena em microstrip coplanar. As Figs. 13A e 13B mostram a mesma informação para um segundo exemplo de uma antena em microstrip coplanar. Cada gráfico simula um vaso sanguíneo fixado a uma superfície da mandíbula na qual a antena é fabricada, com o vaso sanguíneo nominalmente em ângulos retos na direção da antena. Para cada configuração, a potência de aquecimento
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33/45 foi calculada para duas larguras de vasos sanguíneos: 8 mm (Figs. 12A e 13A) e 16 mm (Figs. 12B e 13B). Estas são larguras quando achatados, que correspondem a vasos sanguíneos de aproximadamente 5 mm e 10 mm de diâmetro. Em cada caso, o centro do vaso sanguíneo tem a mesma distância ao longo da antena.
[0109] Nas Figs. 12A e 12B, a antena em microstrip coplanar tem uma configuração similar à descrita acima com referência às Figs. 6A e 6B, onde um eletrodo de aterramento forma um U em torno de uma extremidade distai de um eletrodo ativo alongado.
[0110] Nas Figs. 13A e 13B, a antena em microstrip coplanar tem uma configuração similar à descrita acima com referência às Figs. 7A e 7B, onde um eletrodo de aterramento e um eletrodo ativo estão paralelos em uma direção longitudinal ao longo do comprimento da superfície da mandíbula.
[0111] Cada gráfico simula a potência absorvida no tecido quando a energia de micro-ondas tem uma frequência de 5,8 GHz e uma potência de entrada de 0,5 W é aplicada a partir da alimentação da antena coaxial. Uma escala de sombreamento logarítmico é usada para mostrar o formato de ambas as regiões de alta densidade de potência e baixa densidade de potência.
[0112] Em todas as Figs. 12A, 12B, 13A e 13B, é possível ver que a potência distribuída está bem restrita dentro de uma região 402 que corresponde à largura da antena. Muito pouca potência é distribuída fora desta região. Na região 402 existe uma tira central com uma densidade de potência de cerca de 105 dB (mW/m3), circundada por um par de tiras laterais com uma densidade de potência de cerca de 95 dB (mW/m3). Com a tira central existem pequenas zonas 404, 406 de alta densidade de potência, ou seja, cerca de 115 dB (mW/m3). As unidades dB(mW/m3) correspondem à escala logarítmica e indicam a densidade de potência em decibéis acima de 1 mW por metro cúbico. Essas densidades de potência e seus equivalentes são expressas em unidades alternativas na Tabela 1.
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dB(mW/m3) a 0,5 W dB(mW/mm3) a 1 W W/mm3 a 1 W cal/cm3 a 1 W
115 28 0,65 151
105 18 0,065 15,1
95 8 0,0065 1,51
Tabela 1: Equivalentes de densidade de potência [0113] A última coluna mostra a potência absorvida em calorias por cm cúbico. A caloria é definida como o calor necessário para aumentar a temperatura de 1 grama de água em 1 grau Kelvin. Para a precisão útil neste tratamento, a capacidade de aquecimento de 1 cm cúbico de tecido é próxima da de 1 grama de água, de modo que a absorção de calor em cal/cm3 está próxima da taxa imediata de aumento de temperatura em graus por segundo.
[0114] O valor máximo da densidade de aquecimento é equivalente a uma taxa de aumento de temperatura de 151 K/s para potência de entrada de 1 W. No entanto, isto é possível apenas em volumes muito pequenos, uma vez que requer uma densidade de potência calorífica de 0,65 W/mm3 que, por sua vez, exigiria que 65% da energia disponível total fosse focalizada dentro de um mm cúbico.
[0115] Os efeitos combinados da capacidade de calor, condução de calor e perfusão significam que esta taxa de aumento de temperatura realmente não acontece, exceto no exato instante em que a potência é ligada. Na prática, para volumes de tecido de cerca de um milímetro cúbico, o aquecimento (isto é, taxa de aumento de temperatura) é 1/2 da taxa inicial após 1 segundo e 1/3 após 2 segundos. Para um volume com raio de cerca de 0,25 mm, o aquecimento é de 1/6,5 da taxa inicial após 1 segundo e 1/12 após 2 segundos.
[0116] Nos gráficos mostrados nas Figs. 12a, 12B, 13A e 13B, as regiões de maior densidade de potência são muito pequenas. Para essas regiões, a taxa inicial do aumento de temperatura diminui rapidamente com o tempo. O aumento de temperatura por qualquer tempo significativo deve
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35/45 ser estimado usando a densidade de potência média sobre regiões com vários milímetros. Esta densidade de potência média pode ser estimada para estar situada entre 15,1 cal/cm3/W na extremidade quente e 1,51 cal/cm3/W na extremidade fria. Isto corresponde a uma taxa de aquecimento entre 15 K/s e 1,5 K/s para potência de entrada de 1 W e entre 375 K/s e 37,5 K/s para potência de entrada de 25 W.
[0117] A temperatura não aumentará continuamente nesta taxa. A temperatura inicial é de cerca de 35°C. Entre 45°C e 60°C potência extra é necessária para desnaturar o tecido, o que diminui ligeiramente a taxa de aumento, de modo que 60°C seria alcançado no tempo em que se poderia esperar que fosse 65°C, e quando o tecido atingir 100°C a geração de vapor de água impedirá que a temperatura suba por um tempo, de modo que ficará acima de 100°C no tempo que seria esperado ficar acima de 600°C.
[0118] Isto está resumido nas tabelas abaixo:
cal/cm3 K/s Tempo para desnaturar (s) Tempo para vaporizar (s)
151 151 0,033 3,3
15,1 15,1 0,33 33
1,51 1,51 3,3 330
Tabela 2: Comportamento para potência de entrada de 1 W
cal/cm3 K/s Tempo para desnaturar (s) Tempo para vaporizar (s)
3800 3800 0,0013 0,13
380 380 0,013 1,3
38 38 0,13 13
Tabela 3: Comportamento para potência de entrada de 25 W [0119] A geração e a dispersão de vapor de água quente dos locais mais quentes ajudarão a uniformizar alguma parte da entrada de potência e da diferença de temperatura em todo o dispositivo.
[0120] A variação na densidade de potência em todo o dispositivo se deve a vários fatores. A variação transversal é porque a potência de microondas é mais forte ao lado das ranhuras entre os eletrodos, particularmente
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36/45 perto das bordas das ranhuras, e muito menor em toda a superfície dos eletrodos. Na configuração mostrada nas Figs. 12A e 12B, o aquecimento é o mesmo ao lado das ranhuras em ambos os lados do eletrodo central, mas na configuração mostrada nas Figs. 13A e 13B, espera-se que o aquecimento seja mais forte no espaço entre os dois eletrodos e menor no outro lado do eletrodo ativo (isto é, a camada condutora sem orifícios de passagem nela).
[0121] A variação longitudinal é devida a dois fatores, a eficiência do aquecimento, juntamente com o comprimento da tira de tecido, e a reflexão da potência na extremidade distal do tecido. Como a linha de transmissão é uniforme, a proporção da potência que está na linha que é acoplada ao tecido ao longo de qualquer comprimento é constante. A potência restante na linha cai à medida que a energia se afasta da alimentação porque a energia entrou no tecido. A potência acoplada é uma proporção fixa da queda de potência restante, de modo que o aquecimento reduz da alimentação para a ferramenta.
[0122] Além disso, há sempre alguma potência remanescente no final do tecido. Há uma reflexão da extremidade do tecido, e esta reflexão reforça o aquecimento para uma curta distância a partir da extremidade. Isso resulta em uma pequena parte no aquecimento longe da extremidade distante. A variação proporcional, em relação ao aquecimento na extremidade, não depende do comprimento da amostra; assim, na exibição logarítmica, os formatos dos contornos são similares para as diferentes configurações de antena e para os diferentes comprimentos de tecido.
[0123] As Figs. 14A, 14B, 15A e 15B são gráficos que mostram a perda de retorno das configurações de antena mostradas nas Figs. 12A, 12B, 13A e 13B, respectivamente, de DC para 10 GHz. A perda de retorno é mostrada em dB, onde 0 dB significa que todo o sinal é refletido (0% de eficiência) e 20 dB significa que 1% é refletido (99% de eficiência).
[0124] A tabela abaixo mostra a eficiência e a perda de dB no
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37/45 aquecimento para vários valores de perda de retorno:
Perda de retorno (dB) -3 -4 -6 -7 -10 -20
Eficiência (%) 50% 60% 75% 80% 90% 99%
Eficiência (dB) -3,0 -2,2 -1,3 -0,97 -0,46 -0,04
Tabela 4. Comparação da perda de retorno com eficiência [0125] Pode ser visto na tabela que, mesmo com uma perda de retorno de -6 dB, a antena ainda usa 75% da potência disponível, e a redução da potência de aquecimento é de apenas -1,3 dB. No entanto, uma perda de retorno de -10 dB ou melhor é preferencial, com eficiência acima de 90% e uma perda de potência de aquecimento que não seja pior que -0,5 dB.
[0126] As Figs. 14A, 14B, 15A e 15B mostram a perda de retorno com um vaso sanguíneo de 8 mm de largura. Simulações também foram executadas para calcular a perda de retorno com um vaso sanguíneo de 16 mm de largura. Em cada caso, a perda de retorno a 5,8 GHz foi melhor para o vaso sanguíneo com 16 mm de largura do que para o vaso sanguíneo com 8 mm de largura. Assim, a antena é projetada para ser mais eficiente para vasos sanguíneos mais largos. A eficiência para vasos sanguíneos mais estreitos nunca é inferior a -3 dB, de modo que, nos exemplos testados, a perda na potência é sempre pelo menos igualada pela redução no volume de tecido a ser aquecido, de modo que o tempo de selagem para vasos mais estreitos deve ser o mesmo ou até menor do que o tempo de selagem para vasos mais largos.
[0127] A Fig. 16A é uma vista ampliada de um conjunto de ponta distai 500 de uma invenção eletrocirúrgica que é outra modalidade da invenção. O conjunto de extremidade distai 500 está conectado a um eixo do instrumento 502 que é dimensionado para encaixar dentro do canal de instrumento de um laparoscópio ou outro dispositivo de escopo cirúrgico.
[0128] Neste exemplo, o conjunto de extremidade distai 500 compreende um par de mandíbulas 508, 510. As mandíbulas 508, 510 estão
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38/45 operacionalmente acopladas a um colar 504 que está montado em uma extremidade distal do eixo do instrumento 502. Neste exemplo, o par de mandíbulas 508, 510 compreende uma mandíbula móvel 508 que é giratória em torno de um pino que se prolonga lateralmente (não mostrado) no colar 504 para permitir um espaço entre as superfícies internas opostas das mandíbulas 508, 510 para que abram ou fechem. A outra mandíbula é uma mandíbula estática 510 que tem uma estrutura de distribuição de energia 512 na sua superfície superior, isto é, a superfície que se opõe a uma superfície correspondente na mandíbula móvel 508. O colar 504 pode estar disposto para assegurar que as mandíbulas permaneçam alinhadas lateralmente à medida que se movem em conjunto.
[0129] Em uso, o conjunto de extremidade distai 500 destina-se a agarrar tecidos biológicos (e, em particular, um vaso sanguíneo) entre o par de mandíbulas 508, 510. O par de mandíbulas 508, 510 está disposto para aplicar pressão ao tecido biológico entre as superfícies opostas e distribuir energia (preferencialmente energia eletromagnética de micro-ondas) ao tecido a partir da estrutura de distribuição de energia 512.
[0130] Neste exemplo, a estrutura de distribuição de energia 512 compreende uma antena em microstrip coplanar montada em uma superfície superior da mandíbula de status 510. A antena em microstrip coplanar compreende um substrato 520 feito de material dielétrico não condutor, por exemplo, cerâmica ou similar. O substrato dielétrico 520 tem uma camada condutora fabricada no seu lado inferior. Na sua superfície superior (isto é, a superfície oposta ao lado inferior), o substrato dielétrico 520 tem uma primeira região condutora na forma de um eletrodo de dedo 514 que se estende longitudinalmente disposto centralmente sobre o mesmo. Uma segunda região condutora em forma de U 516 está disposta na superfície superior do substrato dielétrico 520 em torno do eletrodo de dedo 514 com um espaço do dielétrico exposto 515 separando o eletrodo de dedo 514 da região em forma de U 516. Uma pluralidade de orifícios de passagem 518 é
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39/45 formada, por exemplo usinada, através da região em forma de U 516 e do substrato dielétrico 520. Os orifícios de passagem 518 são preenchidos com material condutor para conectar eletricamente a camada condutora no lado inferior do substrato dielétrico 520 com a região condutora em forma de U 516. O eletrodo de dedo 514 tem uma almofada de contato 517 em sua extremidade proximal. Um condutor interno de um cabo coaxial transmitido pelo eixo do instrumento 502 pode ser eletricamente acoplado à almofada de contato 517, por exemplo, pelo prolongamento do eixo do instrumento 502 para entrar em contato físico com a almofada de contato 517. Assim, o eletrodo de dedo 514 fornece uma região ativa para a antena em microstrip coplanar. A camada condutora no lado inferior do substrato dielétrico 520 está eletricamente conectada a um condutor externo do cabo coaxial transmitido pelo eixo do instrumento 502. Em conjunto com a comunicação condutora através dos orifícios de passagem 518, a região condutora em forma de U 516 forma um eletrodo de aterramento para a antena em microstrip coplanar.
[0131] A mandíbula estática 510 pode compreender um corpo formado de um material rígido para fornecer suporte estrutural para o conjunto de ponta distai. Por exemplo, pode ser formada de metal, tal como aço inoxidável. Uma camada de barreira 522 é montada entre o substrato 520 e a mandíbula estática 510. A camada de barreira 522 é feita de um material térmico e eletricamente isolante, por exemplo PEEK ou similar. A barreira fornece duas funções. Em primeiro lugar, ela isola a antena do corpo da mandíbula estática 510, por exemplo, para inibir ou impedir o vazamento de energia de micro-ondas para a mandíbula estática. Em segundo lugar, ela fornece uma barreira térmica para inibir ou impedir a condução de calor da antena para o corpo da mandíbula estática. Em combinação, esses recursos garantem que a energia de micro-ondas disponível transmitida da antena seja focada onde necessário. Isto fornece vantagens em termos de controle aprimorado, margem térmica reduzida, melhor eficiência do dispositivo e
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40/45 redução do risco de danos colaterais nos tecidos causados pelo vazamento de energia térmica.
[0132] Neste exemplo, a mandíbula móvel 508 compreende um corpo feito de um material rígido, por exemplo, metal, tal como aço inoxidável. Montada dentro do corpo está uma placa de articulação traseira 524. A placa de articulação traseira 524 está ligada de modo rotativo à extremidade distai da mandíbula móvel, por exemplo, em um pino 526 que está montado na mandíbula móvel 508. A placa de articulação traseira 524 está disposta para girar para um recesso formado pelo corpo da mandíbula móvel 508.
[0133] Um elemento amortecedor resiliente deformável 528 é montado em uma superfície traseira da placa de articulação traseira 524 para engatar a superfície interna da mandíbula móvel 508 quando a placa de articulação traseira 524 gira para dentro do recesso. O elemento amortecedor resilientemente deformável 528 pode ser formado de borracha de silicone ou similar. O elemento de amortecimento 528 atua como uma mola que é compressível sob carga quando o par de mandíbulas estiver fechado em torno de um vaso ou agrupamento de tecido. O carregamento feito desta maneira, reduz o ângulo de inclinação entre as mandíbulas quando elas estiverem fechadas, ajudando, assim, a melhorar o alinhamento e o paralelismo da mandíbula mais cedo, à medida que as mandíbulas forem se unindo. Isto melhora a uniformidade da distribuição da pressão ao longo do vaso à medida que é fixado e melhora a estabilidade, por exemplo, ajuda a impedir que um vaso escorregadio ou agrupamento de tecido se mova distalmente durante o fechamento da mandíbula.
[0134] A mandíbula móvel 508 tem uma camada de material resilientemente deformável 530 formado no lado inferior da placa de articulação traseira 524, isto é, na superfície que é colocada em contato com a antena à medida que o par de mandíbulas se fecha. A camada 530 pode ser formada de borracha de silicone ou outro material polimérico compatível que possa suportar as temperaturas que ocorrem durante o tratamento e
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41/45 sejam biocompatíveis. Eles podem ser fabricados de um polímero termoplástico elastomérico, por exemplo. Esta camada auxilia na distribuição eficiente de energia ao tecido biológico agarrado, mas também facilita a retenção do tecido biológico nas mandíbulas.
[0135] O conjunto de ponta distai 500 compreende ainda uma lâmina 532 que é montada de forma deslizante em relação ao par de mandíbulas 508, 510 para cortar tecido biológico mantido entre as mandíbulas. A lâmina 532 é móvel em uma direção longitudinal, por exemplo, ao longo do eixo do dispositivo. As superfícies opostas das mandíbulas 508, 510 contêm recessos respectivos ou ranhuras guias 534 para receber a lâmina à medida que esta se desloca. A ranhura guia 534 na mandíbula estática 510 é formada dentro do eletrodo de dedo 514 de modo a que se desloque através do centro do campo aplicado.
[0136] Embora não seja mostrado na Fig. 16A, o conjunto de ponta distai 500 pode compreender também uma lâmina de corte de radiofrequência (RF) auxiliar montada em uma ponta distai, de maneira similar à discutida acima.
[0137] A Fig. 16B é uma vista em perspectiva do conjunto de ponta distai 500 da Fig. 16A quando montado.
[0138] As Figs. 17A, 17B e 17C mostram três exemplos adicionais de uma configuração da antena em microstrip coplanar que pode ser fornecida na superfície superior das mandíbulas estáticas nas modalidades discutidas acima. Em cada exemplo, a antena em microstrip coplanar compreende um substrato 600 com um lado inferior (não mostrado) que tem um eletrodo de aterramento formado nele e um lado superior a partir do qual a energia pode ser distribuída. Um eletrodo ativo alongado 602 é formado como uma tira ao longo do lado superior. Em uma extremidade proximal do eletrodo ativo 602, uma almofada de contato 603 é formada para se conectar a um condutor interno de uma alimentação coaxial, como discutido acima. Um eletrodo de retorno alongado 604 é formado adjacente ao eletrodo ativo 602. O eletrodo
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42/45 de retorno 604 está eletricamente ligado ao eletrodo de aterramento no lado inferior do substrato 600 pelas vias 606 formadas através do substrato 600. Uma ranhura alongada 608 é fornecida no substrato para facilitar a passagem da lâmina deslizante, como discutido acima. Os eletrodos 602, 604 podem ser formados no substrato usando qualquer técnica adequada, por exemplo, metalização, deposição de película fina e padronização (gravação), etc.
[0139] No primeiro exemplo mostrado na Fig. 17A, a ranhura 608 é formada ao longo do centro do eletrodo ativo 602. O eletrodo de retorno 604 compreende um par de tiras separadas formadas em cada lado do eletrodo ativo. O eletrodo ativo 604 se estende até a extremidade distal do substrato.
[0140] O segundo exemplo mostrado na Fig. 17B é similar ao primeiro exemplo, exceto que o eletrodo ativo 602 é recuado da extremidade distal do substrato e o par de tiras que formam o eletrodo de retorno é unido por uma seção curva que passa em torno de uma borda distai curva do substrato. O eletrodo de retorno, portanto, fornece um único elemento em forma de U.
[0141] No terceiro exemplo mostrado na Fig. 17C, o eletrodo ativo 602 e o eletrodo de retorno estão localizados em lados opostos da ranhura, e cada um compreende um único eletrodo de dedo alongado.
[0142] A Fig. 18 é uma vista em corte transversal de um cabo 700 que pode ser usado para operar um instrumento eletrocirúrgico que é uma modalidade da invenção. O cabo 700 compreende um corpo 702 com um punho 704 e um par de acionadores do tipo gatilho 706, 708. Uma porta de entrada 710 para receber um fornecimento de energia de micro-ondas é fornecida em uma base do punho 704. O corpo 702 inclui uma porta de saída 714 à qual está montado um eixo do instrumento 712.
[0143] O fechamento do par de mandibulas no conjunto de ponta distai é efetuado por um acionador de aperto 706. Puxar o acionador de aperto 706 na direção do punho 704 faz com que o movimento axial de uma manga de fechamento se mova para a frente ao longo do eixo do instrumento 712
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43/45 provocando, assim, o fechamento das mandíbulas. O modo de acionamento é desejável comparado com a retração. Normalmente, a retração faz com que o dispositivo se afaste do tecido alvo na extremidade distal do eixo do instrumento, o que significa que há um risco de que o tecido escorregue entre as faces da mandíbula. O acionador de aperto 706 pode ser bloqueado na posição por meio de um bloqueio formada no interior do corpo 702, que recebe um elemento de engate 718 que é salientado para trás do acionador de aperto 706.
[0144] O movimento da lâmina dentro do conjunto de ponta distai é efetuado por um acionador da lâmina 708, o qual está montado no acionador de aperto 706 numa disposição de articulação composta. Esta disposição pode ser configurada de tal modo que o gatilho da lâmina permaneça oculto no corpo 702 até que as mandíbulas estejam fechadas na extensão requerida.
[0145] A energia de micro-ondas é transportada para o conjunto de ponta distai por um cabo coaxial que se estende a partir da porta de entrada 710 até o eixo do instrumento 712. O corpo inclui uma bobina rotativa 720 ao redor da qual o cabo coaxial é enrolado algumas vezes (por exemplo, 2 ou 3 vezes) antes como parte da sua rota da porta de entrada 710 para o eixo do instrumento 712. Estas rotações de cabo permitem a rotação livre do eixo e conjunto da ponta distai através de 360Q (+/- 180Q) via uma roda giratória 722 que é montada rotativamente no corpo 702. Esta disposição reduz a carga de resistência ao girar o eixo e pode evitar curvas acentuadas ou pontos de tensão dentro do cabo coaxial.
[0146] O corpo 702 compreende ainda um botão de ativação de energia 724 que permite o controle sobre a distribuição de energia de microondas quando o dispositivo está em uso.
[0147] Em uso, o dispositivo pode estar disposto para distribuir energia de micro-ondas contínua com uma potência predeterminada por um certo período, selecionado para efetuar a distribuição de uma quantidade
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44/45 necessária de energia. Por exemplo, se era desejável distribuir 100 J de energia, o dispositivo pode estar disposto para fornecer energia a 25 W por 4 segundos.
[0148] No entanto, em vez de distribuir energia contínua a uma potência constante, verificou-se que a distribuição de energia como pulsos discretos é mais eficaz, particularmente com vasos maiores. Por exemplo, 100 J podem ser distribuídos como um par de pulsos de 1 segundo a 50 W separados por um tempo de inatividade de 2 segundos. O nível de potência do pulso pode variar de 50 W a 60 W. A duração do pulso pode variar de 0,5 segundo a 1 segundo. O período de descanso pode variar de 0,5 segundo a 2 segundos. Os pulsos podem ser idênticos ou o primeiro pulso pode ter um nível de potência mais alto. A duração e a distribuição total de energia podem ser selecionadas dependendo do tamanho do vaso ou do agrupamento de tecidos (contendo múltiplos vasos) que estão sendo selados. A energia pode ser distribuída em um trem de pulso que compreende mais de dois pulsos, por exemplo, com o nível de potência de cada pulso subindo no período de tratamento. Por exemplo, em um período de tratamento de 5 segundos, 6 pulsos de energia podem ser distribuídos. O primeiro pulso de energia pode estar em 60 W por 1 segundo, seguido por 5 pulsos mais curtos de potência decrescente constante.
[0149] O dispositivo selador de vasos e o aparelho discutido acima podem ser aplicados em uma grande variedade de procedimentos. É provável que tenha uso particular em cirurgias abertas e laparoscópicas do trato gastrintestinal e pode ser útil na cirurgia colorretal.
[0150] Mais geralmente, o dispositivo e aparelho podem ter uso em procedimentos abertos, laparoscópicos e minimamente invasivos relacionados à cirurgia ginecológica, cirurgia urológica, cirurgia hepatobiliar, cirurgia endócrina, cirurgia plástica, cirurgia cosmética e reconstrutiva, cirurgia ortopédica, cirurgia torácica e cirurgia cardíaca. O dispositivo é adequado para uso em procedimentos adultos, pediátricos e veterinários.
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REFERÊNCIAS [1] Presthus, et al.:Vessel sealing using a pulsed bipolar system and open forceps, J Am Assoc Gynecol Laparosc 10(4):528-533, 2003.
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Claims (26)

1. Selador de vasos eletrocirúrgico, caracterizado pelo fato de que compreende:
um eixo do instrumento compreendendo uma linha de transmissão coaxial para a transmissão de energia eletromagnética (EM) de micro-ondas;
um conjunto de extremidade distai disposto em uma extremidade distai do eixo do instrumento para receber a energia EM de micro-ondas do eixo do instrumento, em que o conjunto de extremidade distai compreende:
um par de mandíbulas que são móveis entre si para abrir e fechar um espaço entre suas superfícies internas opostas; e uma lâmina para cortar tecido biológico, em que o par de mandíbulas compreende uma estrutura de distribuição de energia disposta para emitir a energia EM de micro-ondas para o espaço entre as superfícies internas opostas, em que a estrutura de distribuição de energia compreende uma antena em microstrip coplanar montada na superfície interna de uma ou ambas do par de mandíbulas, em que a antena em microstrip coplanar está disposta para confinar um campo de micro-ondas emitido substancialmente dentro de uma região entre o par de mandíbulas, e em que a lâmina está disposta de modo deslizante dentro do conjunto de extremidade distai para ser móvel através da região entre o par de mandíbulas.
em que a antena em microstrip coplanar compreende:
um substrato dielétrico planar com uma superfie superior que está exposta no espaço entre as superfícies internas opostas e uma superfície inferior em um lado oposto do substrato dielétrico plano a partir da superfície superior;
uma camada condutora de aterramento na superfície inferior;
uma tira condutora de aterramento na superfície superior e eletricamente conectada à camada condutora de aterramento; e
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2/6 uma tira condutora ativa na superfície superior, em que a tira condutora ativa está espaçada da tira condutora de aterramento, em que a tira condutora ativa e a tira condutora de aterramento estão posicionadas para que tenha um espaçamento mais próximo uniforme dentro da região entre o par de mandíbulas.
2. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a tira condutora ativa é um eletrodo de dedo alongado que se prolonga longitudinalmente e em que a tira condutora de aterramento é um elemento em forma de U que flanqueia o eletrodo de dedo e envolve sua extremidade distai.
3. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que tira condutora de aterramento está eletricamente conectada à camada condutora de aterramento por meio de furos de passagem formados no substrato dielétrico.
4. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que par de mandíbulas compreende uma mandíbula ativa com a estrutura de distribuição de energia montada nela, e uma mandíbula passiva que não recebe a energia EM de micro-ondas alimentada.
5. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a superfície interna da mandíbula passiva no espaço compreende uma camada deformável resiliente de material eletricamente isolante.
6. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que cada par de mandíbulas tem uma respectiva estrutura de distribuição de energia montada nelas, e em que o conjunto de extremidade distai inclui um splitter de potência para dividir a energia EM de micro-ondas recebida da linha de transmissão coaxial entre as respectivas estruturas de distribuição de energia.
7. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com qualquer
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3/6 reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que as superfícies internas opostas incluem porções texturizadas ou enrugadas para reter tecido biológico no espaço.
8. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que o par de mandíbulas é rotativo entre si em torno de um eixo de articulação que está transversal a um eixo longitudinal da linha de transmissão coaxial.
9. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que o par de mandíbulas compreende:
uma mandíbula estática que é fixa em relação ao eixo do instrumento e uma mandíbula móvel que é montada de forma rotativa em relação à mandíbula estática para abrir e fechar o espaço entre as superfícies internas opostas.
10. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a estrutura de distribuição de energia está disposta na superfície interna da mandíbula estática.
11. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que a lâmina é deslizável em uma direção longitudinal entre uma posição retraída na qual ela se encontra proximal ao par de mandíbulas e uma posição estendida na qual ela se encontra dentro da região entre o par de mandíbulas.
12. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que a lâmina é deslizável ao longo de uma ranhura recuada que se estende longitudinalmente formada no par de mandíbulas.
13. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a lâmina está montada dentro de uma das mandíbulas do par e é deslizável em uma direção lateral
Petição 870190050943, de 30/05/2019, pág. 81/84
4/6 entre uma posição retraída na qual ela fica sob a superfície interna da mandíbula e uma posição estendida na qual ela fica na região entre o par de mandíbulas.
14. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que a lâmina compreende um elemento rígido com uma borda afiada adaptada para fatiar o tecido biológico.
15. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a lâmina compreende qualquer um dentre: um elemento de corte de radiofrequência bipolar, um sonotrodo de ultrassom e um elemento de fio aquecível.
16. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que o eixo do instrumento está disposto para transmitir energia EM de radiofrequência (RF) e o conjunto de extremidade distai está disposto para receber a energia EM de RF do eixo do instrumento e em que o conjunto de extremidade distai compreende ainda um elemento de dissecção disposto para distribuir a energia EM de RF para cortar o tecido biológico, em que o elemento de dissecção está localizado fora da região entre o par de mandíbulas.
17. Selador de vasos eletrocirúrgico, caracterizado pelo fato de que compreende:
um eixo do instrumento disposto para transmitir energia eletromagnética (EM) de micro-ondas e energia EM de radiofrequência (RF);
um conjunto de extremidade distai disposto em uma extremidade distai do eixo do instrumento para receber a energia EM de micro-ondas e a energia EM de RF do eixo do instrumento, em que o conjunto de extremidade distai compreende:
um par de mandíbulas que são móveis entre si para abrir e fechar um espaço entre suas superfícies internas opostas; e um elemento de dissecção disposto para distribuir a energia EM de RF
Petição 870190050943, de 30/05/2019, pág. 82/84
5/6 para cortar o tecido biológico, em que o par de mandíbulas compreende uma estrutura de distribuição de energia disposta para emitir a energia EM de micro-ondas para o espaço entre as superfícies internas opostas, em que a estrutura de distribuição de energia está disposta para confinar um campo de micro-ondas emitido substancialmente dentro de uma região entre o par de mandíbulas, e em que o elemento de dissecção está localizado fora da região entre o par de mandíbulas.
18. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com a reivindicação
17, caracterizado pelo fato de que o elemento de dissecção compreende uma estrutura de RF bipolar com um eletrodo ativo e um eletrodo de retorno.
19. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com a reivindicação
18, caracterizado pelo fato de que o elemento de dissecção compreende um corpo saliente que apresenta uma borda principal para o contato do tecido e em que o eletrodo ativo é fornecido na borda principal.
20. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com a reivindicação 18 ou 19, caracterizado pelo fato de que o eletrodo de retorno está na superfície externa do par de mandíbulas.
21. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 20, caracterizado pelo fato de que o elemento de dissecção está montado em uma superfície externa do par de mandíbulas.
22. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 20, caracterizado pelo fato de que o elemento de dissecção está montado em um extensor longitudinal, em que o extensor longitudinal é móvel longitudinalmente em relação ao par de mandíbulas.
23. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 22, caracterizado pelo fato de que o elemento de dissecção está montado em uma extremidade distal do conjunto de extremidade distai.
Petição 870190050943, de 30/05/2019, pág. 83/84
6/6
24. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 23, caracterizado pelo fato de que o eixo do instrumento compreende uma linha de transmissão que fornece uma via de sinal comum para transmitir energia EM de micro-ondas e energia EM de RF, e em que o conjunto de extremidade distai compreende um filtro indutivo para bloquear a energia EM de micro-ondas do elemento de dissecção e um filtro capacitivo para bloquear a energia EM de RF da estrutura de distribuição de energia no par de mandíbulas.
25. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que o conjunto da extremidade distai e o eixo do instrumento são dimensionados para caber dentro de um canal do instrumento de um dispositivo de escopo cirúrgico.
26. Selador de vasos eletrocirúrgico, de acordo com qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de escopo cirúrgico é um laparoscópio.
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