BR112019022252A2 - instrumento eletrocirúrgico para congelar e ablacionar tecido biológico - Google Patents

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Abstract

trata-se de um instrumento eletrocirúrgico para aplicar energia de micro-ondas ao tecido biológico, em que o instrumento é capaz de congelar tecido biológico numa região ao redor de uma porção de ponta irradiante e aplicar energia de micro-ondas ao tecido congelado. congelando-se a região ao redor da porção de ponta irradiante, a energia de micro-ondas irradiada a partir da porção de ponta irradiante pode ser transmitida através da região congelada com poucas perdas e para o tecido que circunda a região congelada. isto possibilita que o tamanho da área de tratamento seja aumentado sem ter que aumentar a quantidade de energia de micro-ondas entregue à porção de ponta irradiante. o instrumento compreende uma linha de transmissão, uma ponta irradiante, uma alimentação de fluido para transportar um fluido de congelamento de tecido e uma porção de transferência térmica disposta para fornecer comunicação térmica entre o fluido de congelamento de tecido e o tecido biológico numa zona de tratamento.

Description

“INSTRUMENTO ELETROCIRÚRGICO PARA CONGELAR E ABLACIONAR TECIDO BIOLÓGICO”
CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A invenção se refere a uma sonda eletrocirúrgica para ablacionar tecido biológico com o uso de energia de micro-ondas. Em particular, a sonda pode ser usada nos pulmões ou no útero, por exemplo, para ablacionar tumores, lesões ou miomas, e para tratar asma. A sonda pode ser inserida através de um canal de trabalho de um dispositivo para delimitação de escopo cirúrgico ou cateter, ou pode ser usada em cirurgia laparoscópica ou cirurgia aberta.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
[002] É inerentemente difícil obter acesso a tumores pulmonares devido às pequenas dimensões da árvore brônquica, especialmente nas regiões periféricas onde é provável que pequenos nódulos se desenvolvam. Isto resultou no emprego de muitas opções de tratamento, como quimioterapia (medicamento direcionado, fármacos anticâncer (agentes quimioterapêuticos)), radioterapia (aplicação de radiação ionizante), cirurgia (invasiva e minimamente invasiva) e ablação por RF/micro-ondas. Os procedimentos cirúrgicos para a remoção de tumores pulmonares incluem pneumonectomia (remoção de um pulmão), lobectomia (remoção de um lobo), lobectomia de luva (ressecção de um lobo juntamente com parte do brônquio que se liga ao mesmo), ressecção em cunha (remoção de uma porção do pulmão em formato de cunha) e segmentectomia/ressecção de segmento (ressecção de um segmento pulmonar específico).
[003] O tecido biológico é amplamente composto de água. O tecido de órgãos moles humanos tem tipicamente entre 70% e 80% de teor de água. As moléculas de água têm um momento dipolar elétrico permanente, o que significa que existe um desequilíbrio de carga na molécula. Este desequilíbrio de carga faz com que as moléculas se movam em resposta às forças geradas pela aplicação de um campo elétrico variável no tempo, à medida que as moléculas giram para alinhar seu momento dipolar elétrico com a polaridade do campo aplicado. Nas frequências de micro-ondas, as oscilações moleculares rápidas resultam em aquecimento por atrito e consequente dissipação da energia do campo na forma
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2/28 de calor. Isto é conhecido como aquecimento dielétrico.
[004] Este princípio é explorado nas terapias de ablação por micro-ondas, em que as moléculas de água no tecido-alvo são rapidamente aquecidas pela aplicação de um campo eletromagnético localizado nas frequências de microondas, resultando em coagulação do tecido e morte celular. É conhecido o uso de sondas emissoras de micro-ondas para tratar várias condições nos pulmões e outros tecidos corporais. Por exemplo, nos pulmões, a radiação de micro-ondas pode ser usada para tratar asma e ablacionar tumores ou lesões.
[005] As sondas convencionais de ablação por micro-ondas são projetadas para serem inseridas no paciente percutaneamente. No entanto, é difícil localizar estas sondas percutaneamente num pulmão em movimento, o que pode levar a complicações como pneumotórax e hemotórax (ar e sangue na cavidade pleural, respectivamente). Outras sondas de ablação por micro-ondas podem ser entregues no local-alvo por um dispositivo para delimitação de escopo cirúrgico (por exemplo, um broncoscópio ou outro tipo de endoscópio) que pode ser executado através dos canais no corpo, como as vias aéreas. Isto permite tratamentos minimamente invasivos, que podem reduzir a taxa de mortalidade de pacientes e reduzir as taxas de complicações intra e pós-operatórias.
[006] É desejável o uso de uma sonda para entregar energia de microondas no tecido-alvo, visto que a porção irradiante pode ser posicionada próxima ao local-alvo, de modo que uma alta proporção de potência possa ser transmitida para o local-alvo e uma proporção menor seja perdida para o tecido saudável circundante. Isto reduz os efeitos colaterais do tratamento, além de aumentar a eficiência.
[007] Visto que a energia do micro-ondas se dissipa rapidamente nos tecidos biológicos, os tecidos biológicos são frequentemente descritos como materiais com perdas. A energia de micro-ondas irradiada de uma sonda de ablação, portanto, não se propaga muito no tecido biológico antes de ser completamente dissipada. O volume sobre o qual a energia de micro-ondas é dissipada no tecido biológico depende da frequência e pode ser descrito com o uso de uma quantidade chamada profundidade da pele. A profundidade da pele é definida como a distância da superfície de uma antena irradiante da sonda de
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3/28 ablação, na qual a potência de micro-ondas foi reduzida num fator de 1, e em comparação com a potência total irradiada pela antena (em que e é o número cujo logaritmo natural é igual a um).
[008] A título de exemplo, a Figura 5 mostra um gráfico da profundidade da pele versus frequência numa faixa de frequência de 0,5 a 10 GHz, que abrange uma faixa típica de frequências de ablação por micro-ondas. A profundidade da pele foi calculada para o fígado in vivo, com o uso de dados de permissividade complexos medidos. Conforme mostrado na Figura 5, numa frequência de ablação exemplificativa de 5,8 GHz, a profundidade da pele é de cerca de 8 mm. Isto significa que a maior parte da energia de micro-ondas é dissipada a menos de 1 cm da superfície da antena irradiante. O tamanho de uma área de tratamento para sondas de ablação por micro-ondas é, portanto, limitado a uma pequena região ao redor da antena irradiante.
[009] O tamanho da área de tratamento pode ser aumentado aumentandose a quantidade de energia de micro-ondas entregue à antena irradiante, isto é, a potência transferida para a antena. No entanto, o cabo que transmite a energia para a antena possui perdas e normalmente a taxa de perda aumenta à medida que o diâmetro do cabo diminui. Isto limita efetivamente a quantidade de energia que pode ser entregue, a fim de evitar danos colaterais causados pelo aquecimento do cabo. O aumento da quantidade de energia de micro-ondas também pode fazer com que a sonda gere grandes quantidades de calor, de modo que seja necessário usar um mecanismo de resfriamento para evitar danos à sonda e/ou ao paciente.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[010] Na sua forma mais geral, a presente invenção fornece um aparelho eletrocirúrgico para aplicar energia de micro-ondas ao tecido biológico, em que o aparelho é capaz de congelar tecido biológico numa região em torno de uma porção de ponta irradiante do aparelho e aplicar energia de micro-ondas ao tecido congelado. Visto que as moléculas de água no tecido congelado reduzem os graus de liberdade vibracional e rotacional em comparação com o tecido não congelado, menos energia é perdida no aquecimento dielétrico quando a energia de micro-ondas é transmitida através do tecido congelado. Assim, congelando-se
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4/28 a região ao redor da porção de ponta irradiante, a energia de micro-ondas irradiada a partir da porção de ponta irradiante pode ser transmitida através da região congelada com poucas perdas e para o tecido que circunda a região congelada. Isto possibilita que o tamanho da área de tratamento seja aumentado em comparação com as sondas convencionais de ablação por micro-ondas, sem ter que aumentar a quantidade de energia de micro-ondas entregue à porção de ponta irradiante. Uma vez que o tecido que circunda a região congelada tenha sido ablacionado com energia de micro-ondas, pode-se permitir que a região congelada descongele progressivamente, de modo que dissipe energia de microondas, e seja ablacionada. O aparelho da invenção também possibilita que várias combinações de energia de micro-ondas e congelamento de tecidos sejam utilizadas para ablacionar eficazmente o tecido biológico. O dispositivo eletrocirúrgico pode ser configurado para ser alimentado através do canal de trabalho de um endoscópio, para que possa ser usado para realizar procedimentos cirúrgicos minimamente invasivos.
[011] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é fornecido um instrumento eletrocirúrgico para tratamento de tecido biológico, sendo que o instrumento compreende: uma linha de transmissão para o transporte de energia eletromagnética (EM) de micro-ondas; uma ponta irradiante montada numa extremidade distai da linha de transmissão para receber e irradiar a energia EM de micro-ondas da linha de transmissão para uma zona de tratamento em torno da ponta irradiante; uma alimentação de fluido para transportar um fluido de congelamento de tecido para a zona de tratamento; e uma porção de transferência térmica conectada para receber o fluido de congelamento de tecido da alimentação de fluido numa extremidade distai da linha de transmissão, em que a porção de transferência térmica é disposta para fornecer comunicação térmica entre o fluido de congelamento de tecido e o tecido biológico na zona de tratamento para congelar o tecido biológico na zona de tratamento.
[012] A porção de ponta irradiante pode compreender uma antena de micro-ondas. A antena pode ser uma antena monopolar convencional formada na extremidade da linha de transmissão. A linha de transmissão pode ser uma linha de transmissão coaxial, por exemplo, um cabo coaxial convencional. Um condutor
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5/28 interno do cabo coaxial pode ser conectado a uma ponta irradiante da antena de micro-ondas a partir da qual a energia de micro-ondas pode irradiar. A ponta irradiante pode incluir um ou mais materiais dielétricos para fornecer o carregamento dielétrico da antena, a fim de melhorar ou conformar o perfil de emissão de energia da antena de micro-ondas. O cabo de alimentação coaxial inclui um condutor externo que é separado do condutor interno por um material dielétrico.
[013] O instrumento eletrocirúrgico pode ser usado para aplicar energia de micro-ondas à matéria em suas proximidades, tal como tecido biológico, fluidos ou outros materiais. A energia de micro-ondas pode causar o aquecimento dielétrico no tecido biológico, o que pode ser usado para ablacionar o tecido num volume localizado ao redor da antena. Portanto, inserindo-se a antena diretamente numa zona de tratamento, incluindo, por exemplo, um tumor, lesão ou mioma, a energia de micro-ondas pode ser aplicada ao tecido na zona de tratamento, a fim de ablacioná-lo.
[014] O instrumento eletrocirúrgico possibilita que o tecido biológico na zona de tratamento localizada ao redor da ponta irradiante seja congelado. No presente documento, o tecido biológico é considerado congelado se a água contida no tecido biológico estiver na forma de gelo, isto é, as moléculas de água no tecido biológico forem mantidas numa estrutura cristalina. Diz-se que o tecido não está congelado se as moléculas de água no tecido estiverem em estado líquido. O tecido congelado tem um fator de perda dielétrica mais baixo nas frequências de micro-ondas em comparação com o tecido não congelado, possibilitando, assim, a transmissão da energia de micro-ondas com mais eficiência do que o tecido não congelado. O fator de perda dielétrica está relacionado à parte imaginária da permissividade de um material e é indicativo da dissipação de energia no material.
[015] O fluido de congelamento de tecido pode ser um líquido ou gás criogênico, e pode ser denominado, no presente documento, criogênio. O termo criogênico pode se referir a uma substância usada para produzir temperaturas abaixo de 0 SC. Líquidos, gases ou sólidos criogênicos podem ser usados. Criogênios adequados incluem, porém sem limitação, nitrogênio líquido, dióxido
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6/28 de carbono líquido e óxido nitroso líquido. A alimentação de fluido pode ser dotada de uma camada de isolamento térmico produzida a partir de um material termicamente isolante e/ou uma camisa a vácuo para impedir que outras partes do aparelho sejam resfriadas pelo criogênio. Isto também pode garantir que apenas o tecido na zona de tratamento seja congelado e que outras partes do paciente que estejam próximas do conduto de transporte de criogênio não sejam afetadas pelo criogênio.
[016] O fluxo de fluido de congelamento de tecido através da alimentação de fluido pode ser ajustado para controlar a potência de resfriamento do instrumento eletrocirúrgico. Por exemplo, o fluxo do fluido de congelamento de tecido pode ser aumentado para aumentar a potência de resfriamento, causando, assim, o congelamento do tecido na zona de tratamento. O fluxo do fluido de congelamento de tecido pode ser reduzido ou interrompido para permitir que o tecido na zona de tratamento descongele. A potência de resfriamento pode determinar o volume de tecido congelado (por exemplo, quanto maior a potência de resfriamento, maior o volume de tecido congelado). No presente documento, o termo potência de resfriamento é usado para descrever a capacidade do instrumento para remover calor de uma área.
[017] A porção de transferência térmica pode ser disposta de modo que seja resfriada pelo fluido de congelamento de tecido entregue pela alimentação de fluido e de modo que possa entrar em contato direto com o tecido biológico na zona de tratamento. Deste modo, a porção de transferência térmica pode ser colocada em contato com o tecido que deve ser congelado. O fluido de congelamento de tecido pode, então, resfriar a porção de transferência térmica, que por sua vez congela o tecido. A porção de transferência térmica pode ser produzida a partir de um material termicamente condutor, como um metal ou outro material adequado. A porção de transferência térmica pode ter uma primeira porção que é configurada para entrar em contato com o fluido de congelamento de tecido da alimentação de fluido e uma segunda porção que é configurada para entrar em contato com tecido biológico. Um aquecedor pode ser montado na porção de transferência térmica ou próximo à mesma, a fim de possibilitar um controle de temperatura mais preciso da porção de transferência térmica.
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[018] A alimentação de fluido pode ser disposta para circular o fluido de congelamento de tecido através da porção de transferência térmica. Por exemplo, a alimentação de fluido pode compreender um conduto de entrega para transportar o fluido de congelamento de tecido para a porção de transferência térmica e um conduto de escape para transportar o fluido de congelamento de tecido para longe da porção de transferência térmica. Isto evita o acúmulo de pressão no instrumento criogênico. O termo criogênio usado se refere ao criogênio que entrou em contato com a primeira porção do elemento de congelamento de tecido e, portanto, absorveu o calor do elemento de congelamento de tecido.
[019] A porção de transferência térmica pode compreender um reservatório fechado para receber o fluido de congelamento de tecido, por exemplo, na primeira porção do mesmo. Uma entrada do reservatório pode ser conectada a uma saída do conduto de entrega e uma saída do reservatório pode ser conectada a uma entrada do conduto de escape. O instrumento pode compreender uma bomba para fazer com que o fluido de congelamento de tecido flua através do instrumento.
[020] A segunda porção da porção de transferência térmica pode incluir uma camada externa protetora produzida a partir de um material biologicamente inerte.
[021] Em alguns exemplos, o instrumento circula o fluido de congelamento de tecido num circuito fechado. Em outros exemplos, a porção de transferência térmica pode incluir uma saída para entregar o fluido de congelamento de tecido na zona de tratamento. A saída pode incluir um bocal disposto para aspergir o fluido de congelamento de tecido na zona de tratamento. Em tal exemplo, o instrumento pode incluir, ainda, um tubo de descompressão através do qual o gás na zona de tratamento pode escapar. Isto evita o acúmulo de pressão na zona de tratamento, o que pode causar danos internos ao paciente. Isto é particularmente importante quando um criogênio líquido é usado, pois o criogênico líquido se expande rapidamente num gás quando entra em contato com o tecido quente.
[022] O tubo de descompressão pode ter uma entrada de gás localizada perto da extremidade distal do instrumento, através da qual o gás na zona de
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8/28 tratamento pode entrar, e uma saída de escape localizada perto de uma extremidade proximal do instrumento através da qual o gás pode sair. A entrada de gás e/ou a saída de escape podem ser equipadas com válvulas unidirecionais para impedir que o gás entre na zona de tratamento através do tubo de descompressão. A entrada de gás e/ou a saída de escape podem ser equipadas com uma válvula de alívio de pressão configurada para abrir automaticamente quando a pressão na zona de tratamento alcançar um limiar predeterminado, para garantir que a pressão na zona de tratamento seja mantida num nível seguro. O instrumento também pode incluir um sensor de pressão localizado próximo à sua extremidade distai para monitorar a pressão na zona de tratamento.
[023] A porção de transferência térmica pode ter outras configurações. Por exemplo, a porção de transferência térmica pode incluir um balão que está conectado de modo fluido à alimentação de fluido para que possa ser inflado com o fluido de congelamento de tecido.
[024] A porção de transferência térmica pode incluir um elemento de congelamento de tecido que é móvel entre uma posição exposta, onde se projeta distalmente além da ponta irradiante, e uma posição retraída na qual é recuado da ponta irradiante. O elemento de congelamento de tecido pode ser movido entre as duas posições com o uso de um ou mais fios de controle. Isto possibilita que o elemento de congelamento de tecido seja implantado apenas quando o usuário desejar fazer uso da funcionalidade de congelamento, para que o elemento de congelamento de tecido não cause ferimentos acidentais quando não estiver em uso. A extremidade distal do instrumento eletrocirúrgico também pode incluir uma bainha ou casco protetor que cobre o elemento de congelamento de tecido rígido quando se encontra na posição retraída, para melhorar ainda mais a segurança.
[025] A linha de transmissão e a alimentação de fluido podem estar dentro de um cabo comum. Em alguns exemplos, a alimentação de fluido é integrada à linha de transmissão. Por exemplo, a linha de transmissão pode ser uma linha de transmissão coaxial que compreende um condutor interno, um condutor externo e um material dielétrico que separa o condutor interno e o condutor externo, e em que o condutor interno é oco para fornecer uma passagem para a alimentação de fluido. O elemento de congelamento de tecido pode ser montado de maneira
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9/28 deslizante na passagem. Uma parede interna do condutor interno oco pode fazer parte do conduto de entrega de criogênio. O criogênio pode, portanto, também servir para resfriar o cabo de alimentação coaxial.
[026] A integração das duas funcionalidades pode fornecer um dispositivo compacto e simplificar os procedimentos de ablação, já que não requer que componentes diferentes sejam inseridos ou removidos do canal de trabalho de um endoscópio durante um procedimento de ablação.
[027] O instrumento pode incluir um sensor de temperatura montado numa extremidade distai da linha de transmissão para detectar uma temperatura da zona de tratamento. O controle do fluxo do fluido de congelamento de tecidos e da entrega de energia de micro-ondas pode ser se basear numa temperatura detectada.
[028] O instrumento pode ser usado num aparelho eletrocirúrgico para tratamento de tecido biológico, sendo que o aparelho também compreende um gerador eletrocirúrgico disposto para fornecer energia eletromagnética (EM) de micro-ondas e um suprimento de fluido de congelamento de tecido. O instrumento eletrocirúrgico pode ser conectado para receber a energia EM de micro-ondas a partir do gerador eletrocirúrgico e para receber o fluido de congelamento de tecido a partir do suprimento de fluido de congelamento de tecido. O aparelho pode compreender, ainda, um controlador configurado para: fazer com que o fluido de congelamento de tecido flua através da alimentação de fluido para a porção de transferência térmica para congelar o tecido biológico na zona de tratamento; detectar condições na zona de tratamento para determinar se o tecido biológico na zona de tratamento está congelado; e, em resposta à determinação de que o tecido biológico na zona de tratamento está congelado, fazer com que a energia de micro-ondas seja entregue a partir da ponta irradiante. O controlador também pode ser configurado para, em resposta à determinação de que o tecido biológico na zona de tratamento está congelado, reduzir ou interromper o fluxo de fluido de congelamento de tecido através da alimentação de fluido. O controlador pode ser configurado para determinar se o tecido biológico na zona de tratamento está congelado com base em qualquer uma ou mais dentre: uma impedância detectada da zona de tratamento e uma temperatura detectada da zona de
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10/28 tratamento.
[029] O controlador pode ser um dispositivo de computação convencional que está operacionalmente conectado ao instrumento para controlar o fluxo de fluido de congelamento de tecido. Por exemplo, o controlador pode controlar uma ou mais válvulas e/ou uma bomba que podem ser usadas para regular o fluxo de criogênio através do conduto de entrega. A redução ou a interrupção do fluxo de criogênio quando o controlador determina que o tecido biológico na zona de tratamento está congelado evita o risco de congelar tecidos fora da área-alvo desejada, o que pode causar danos ao tecido saudável circundante.
[030] Por outro lado, se o controlador determinar que o tecido biológico na zona de tratamento não está congelado ou que está descongelando, o controlador pode aumentar o fluxo de criogênio através do conduto de entrega para congelar o tecido na zona de tratamento. O controlador também pode ser configurado para monitorar regularmente o estado (por exemplo, congelado ou não) do tecido na zona de tratamento e ajustar o fluxo de criogênio através do conduto de transporte de criogênio, para que o tecido na zona de tratamento alcance o estado desejado (por exemplo, congelado ou não).O controlador, portanto, fornece um mecanismo automatizado para controlar o congelamento de tecido na zona de tratamento e reduz o risco de danificar o tecido fora da zona de tratamento.
[031] Em algumas modalidades, o controlador pode ser configurado para, em resposta à determinação de que o tecido biológico na zona de tratamento está congelado, fazer com que o instrumento eletrocirúrgico entregue energia de micro-ondas no tecido biológico na zona de tratamento. O controlador pode ser configurado para controlar o gerador que está conectado para fornecer a energia de micro-ondas ao instrumento eletrocirúrgico. Em alguns exemplos, o controlador pode ser integrado ao gerador. Como o tecido biológico na zona de tratamento é congelado quando a energia de micro-ondas é entregue, a energia de microondas pode ser transmitida com poucas perdas pelo tecido congelado para o tecido não congelado circundante, que pode ser ablacionado pela energia de micro-ondas. Isto pode aumentar o volume efetivo de tecido tratado.
[032] O controlador pode usar vários métodos para determinar se o tecido
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11/28 biológico na zona de tratamento está congelado. Em algumas modalidades, o aparelho eletrocirúrgico pode incluir, ainda, um sensor disposto próximo à porção de ponta irradiante, e o controlador pode ser configurado para determinar se o tecido biológico na zona de tratamento está congelado com base numa medição obtida a partir do sensor. O sensor pode ser qualquer sensor adequado para medir uma propriedade de tecido biológico, em que a propriedade varia de acordo com o estado do tecido (isto é, congelado ou não). Por exemplo, o sensor pode ser um sensor de temperatura disposto para medir a temperatura do tecido biológico na zona de tratamento. O sensor pode ser um sensor de pressão disposto para detectar uma mudança na pressão quando o tecido congela (por exemplo, devido à expansão da água quando congela).
[033] Em outros exemplos, o controlador pode ser configurado para determinar se o tecido biológico na zona de tratamento está congelado com base numa medição de impedância do tecido biológico na zona de tratamento. Uma medição de impedância pode ser realizada, por exemplo, fornecendo-se um pulso de energia de micro-ondas para a porção de ponta irradiante e medindo-se a energia de micro-ondas que é refletida de volta para o cabo de alimentação coaxial. A energia de micro-ondas pode ser refletida de volta para a porção de ponta irradiante devido a uma incompatibilidade de impedância entre a porção de ponta irradiante e o tecido biológico na zona de tratamento. A impedância do tecido biológico é uma função da permissividade e da condutividade do tecido biológico a uma frequência de interesse e, portanto, depende da possibilidade de o tecido biológico estar ou não congelado. Medindo-se a energia de micro-ondas refletida, a impedância do tecido biológico na zona de tratamento pode ser estimada para determinar se o tecido biológico está congelado ou não. Um pulso de micro-ondas de baixa potência pode ser usado para medir a impedância do tecido biológico, para que a medição não cause qualquer ablação no tecido.
[034] Opcionalmente, o aparelho eletrocirúrgico também pode incluir um mecanismo de entrega de fluido separado para transportar fluido para a zona de tratamento e a partir da mesma. O mecanismo de entrega de fluido pode ser usado para injetar um fluido na zona de tratamento e/ou aspirar fluido da zona de tratamento. O mecanismo de entrega de fluido pode incluir um conduto de
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12/28 transporte de fluido flexível que se estende ao longo do cabo coaxial e um elemento de inserção rígido em comunicação com uma extremidade distal do conduto de transporte de fluido e disposto para se estender até a zona de tratamento. Por exemplo, o elemento de inserção rígido pode ser uma agulha oca que pode ser exposta com o uso de um ou mais fios de controle para perfurar o tecido na zona de tratamento. O mecanismo de entrega de fluido também pode ser usado para aspirar amostras de tecido da zona de tratamento para realizar uma biópsia.
[035] O aparelho eletrocirúrgico discutido acima pode fazer parte de um sistema eletrocirúrgico completo. Por exemplo, o aparelho pode incluir um dispositivo para delimitação de escopo cirúrgico que tem um cordão de inserção flexível para inserção não percutânea no corpo de um paciente, em que o cordão de inserção flexível tem um canal de instrumento que percorre seu comprimento e em que o instrumento eletrocirúrgico é dimensionado para se encaixar no interior do canal de instrumento.
[036] Deve-se notar que as funcionalidades de ablação por micro-ondas e de congelamento de tecido do instrumento podem ser usadas independentemente. Por exemplo, a energia de micro-ondas pode ser aplicada diretamente ao tecido sem o resfriamento ou congelamento do tecido, a fim de ablacionar o tecido. O tecido também pode ser ablacionado por congelamento e descongelamento repetidos de um volume de tecido, sem ter que aplicar energia de micro-ondas no mesmo. O aparelho eletrocirúrgico da invenção fornece, portanto, uma ferramenta de ablação de tecido flexível, pois possibilita que diferentes técnicas de ablação sejam combinadas, dependendo dos requisitos de uma situação específica.
[037] Também é divulgado no presente documento um método para o tratamento de tecido biológico, sendo que o método compreende: inserir não percutaneamente um cordão de instrumento de um dispositivo para delimitação de escopo cirúrgico num paciente, sendo que o dispositivo para delimitação de escopo cirúrgico tem um canal de instrumento ao longo de seu comprimento; transportar um instrumento eletrocirúrgico conforme descrito acima ao longo do canal de instrumento para uma zona de tratamento numa extremidade distal do
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13/28 mesmo; fluir um fluido de congelamento de tecido através da alimentação de fluido para congelar tecido biológico na zona de tratamento; e, depois que o tecido biológico estiver congelado na zona de tratamento, entregar energia de microondas na porção de ponta irradiante. Qualquer recurso do aparelho e sistema eletrocirúrgicos discutidos no presente documento pode ser utilizado no método. Por exemplo, o método pode incluir a detecção de uma temperatura na zona de tratamento e o controle da entrega da energia de micro-ondas com base na temperatura detectada. Alternativa ou adicionalmente, o método pode incluir a detecção de uma impedância na zona de tratamento e o controle da entrega da energia de micro-ondas com base na impedância detectada.
[038] No presente documento, os termos “proximal” e “distai” se referem às extremidades de uma estrutura (por exemplo, instrumento eletrocirúrgico, cabo de alimentação coaxial, etc.) mais longe e mais perto da zona de tratamento, respectivamente. Assim, em uso, a extremidade proximal da estrutura é acessível ao usuário, enquanto a extremidade distai fica mais próxima do local de tratamento, isto é, o paciente.
[039] O termo condutor é usado no presente documento de modo a significar eletricamente condutivo, a menos que o contexto indique o contrário.
[040] O termo “longitudinal” usado abaixo se refere à direção ao longo do canal do instrumento paralela ao eixo geométrico da linha de transmissão coaxial. O termo lateral se refere a uma direção que é perpendicular à direção longitudinal. O termo interno significa radialmente mais próximo do centro (por exemplo, eixo geométrico) do canal do instrumento. O termo externo significa radialmente mais longe do centro (eixo geométrico) do canal do instrumento.
[041] O termo “eletrocirúrgico” é usado em relação a um instrumento, aparelho ou ferramenta que é usado durante a cirurgia e que utiliza energia eletromagnética (EM) de micro-ondas. No presente documento, “energia EM de micro-ondas” pode significar a energia eletromagnética que tem uma frequência fixa estável na faixa de 300 MHz a 100 GHz, de preferência, na faixa de 1 GHz a 60 GHz. Frequências pontuais 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.
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[042] Em uso, a zona de tratamento pode incluir tecido biológico nos pulmões, útero, trato gastrointestinal ou outros órgãos de um paciente.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[043] Os exemplos da invenção são discutidos abaixo com referência às Figuras anexas, nas quais:
[044] a Figura 1 é um diagrama esquemático de um aparelho eletrocirúrgico para ablação de tecido que é uma modalidade da invenção;
[045] a Figura 2 é uma vista esquemática em corte transversal de uma extremidade distal de um instrumento de ablação adequado para uso na invenção;
[046] a Figura 3 é uma vista esquemática em corte transversal de uma extremidade distal de um outro instrumento de ablação adequado para uso na invenção;
[047] a Figura 4A é uma ilustração esquemática de um método de ablação de tecido que é uma modalidade da invenção; e
[048] a Figura 4B é uma ilustração esquemática de um outro método de ablação de tecido que é uma modalidade da invenção; e
[049] a Figura 5 é um gráfico do efeito da pele calculado versus frequência numa faixa de frequências de micro-ondas usadas para ablação de tecido.
DESCRIÇÃO DETALHADA; OPÇÕES ADICIONAIS E PREFERÊNCIAS
[050] A Figura 1 é um diagrama esquemático de um aparelho eletrocirúrgico completo 100 que é uma modalidade da invenção. O aparelho 100 está disposto para tratar tecido biológico (por exemplo, um tumor, lesão ou mioma) com o uso de energia de micro-ondas entregue a partir de uma antena de micro-ondas. O aparelho 100 é capaz de congelar um volume de tecido biológico e ablacionar o tecido que circunda o tecido congelado por meio da aplicação de energia de micro-ondas ao tecido congelado. A aplicação de energia de microondas ao tecido congelado possibilita que a energia de micro-ondas seja transmitida ainda mais para uma amostra de tecido, pois o tecido congelado não dissipa a energia de micro-ondas tão fortemente quanto o tecido não congelado. Isto possibilita aumentar o volume total de tecido que pode ser tratado pela energia de micro-ondas aplicada, sem ter que aumentar a quantidade de energia
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15/28 de micro-ondas entregue.
[051] O sistema 100 compreende um gerador 102 para fornecer de forma controlável energia de micro-ondas. Um gerador apropriado para esta finalidade é descrito no documento ns WO 2012/076844, o qual é incorporado ao presente documento a título de referência. O gerador pode ser disposto para monitorar os sinais refletidos recebidos de volta do instrumento, a fim de determinar um nível de potência apropriado para a distribuição. Por exemplo, o gerador pode ser disposto para calcular uma impedância vista na extremidade distal do instrumento, a fim de determinar um nível ideal de potência de distribuição.
[052] O gerador 102 é conectado a uma junta de interface 106 por um cabo de interface 104. A junta de interface 106 também está conectada a uma unidade de fornecimento de criogênico 108, como um vaso transportador de criogênico, através de um conduto de transporte de criogênico 107. Se necessário, a junta de interface 106 pode alojar um mecanismo de controle de instrumento que é operável deslizando-se um gatilho 110, por exemplo, para controlar o movimento longitudinal (isto é, para trás e para frente) de um ou mais fios de controle ou tirantes (não mostrados). Se houver uma pluralidade de fios de controle, pode haver múltiplos gatilhos deslizantes na junta de interface para fornecer controle total. Um conduto de transporte de escape 120 também pode ser conectado à junta de interface 106, através do qual o criogênio usado e/ou o gás de escape podem sair. A função da junta de interface 106 é combinar as entradas do gerador 102, a unidade de fornecimento de criogênio 108, o conduto de transporte de escape 120 e mecanismo de controle de instrumento num único eixo flexível 112, que se estende da extremidade distai da junta de interface 106.
[053] O eixo flexível 112 pode ser inserido através de todo o comprimento de um canal de trabalho (instrumento) de um dispositivo de para delimitação escopo cirúrgico 114, tal como um broncoscópio, endoscópio, gastroscópio, laparoscópio ou semelhantes. O eixo flexível 112 tem um conjunto distai 118 (não desenhado em escala na Figura 1) que é conformado de modo a atravessar o canal de trabalho do dispositivo para delimitação de escopo cirúrgico 114 e se projetar (por exemplo, dentro do paciente) na extremidade distal do canal de trabalho do dispositivo para delimitação de escopo cirúrgico. O conjunto de
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16/28 extremidade distal 118 inclui uma antena de micro-ondas para entregar a energia de micro-ondas e um elemento de congelamento de tecido (não mostrado) conectado ao conduto de transporte de criogênio 107 para congelar tecido. A configuração da ponta é discutida com mais detalhes abaixo.
[054] O criogênio pode ser entregue ao elemento de congelamento de tecido a partir da unidade de fornecimento de criogênico 108 através do conduto de transporte de criogênico 107. Em certas modalidades, o criogênio é usado para resfriar o elemento de congelamento de tecido (por exemplo, através de processos de troca de calor). Neste caso, o criogênico pode fluir para o elemento de congelamento de tecido através do conduto de transporte de criogênio 107 e voltar para fora do elemento de congelamento de tecido através do conduto de transporte de escape 120. Em outras modalidades, o elemento de congelamento de tecido inclui um bocal que é usado para aspergir criogênio numa área-alvo. O criogênico pode, então, escapar da área-alvo através do conduto de transporte de escape 120, para evitar acúmulo de pressão na área-alvo. A extremidade proximal do conduto de transporte de escape 120 pode estar aberta para a atmosfera ou pode ser conectada a uma câmara de coleta (não mostrada) onde o criogênio usado pode ser coletado. Diferentes unidades de fornecimento de criogênico podem ser conectadas ao conduto de transporte de criogênio 107, dependendo do criogênio a ser usado.
[055] A estrutura do conjunto distai 118 pode ser disposta de modo a ter um diâmetro externo máximo adequado para atravessar o canal de trabalho. Tipicamente, o diâmetro de um canal de trabalho num dispositivo para delimitação do escopo cirúrgico, tal como um endoscópio, é inferior a 4,0 mm, por exemplo, qualquer um dentre 2,8 mm, 3,2 mm, 3,7 mm, 3,8 mm. O comprimento do eixo flexível 112 pode ser igual ou superior a 1,2 m, por exemplo, 2 m ou mais. Em outros exemplos, o conjunto distai 118 pode ser montado na extremidade distal do eixo flexível 112 após o eixo ter sido inserido através do canal de trabalho (e antes de o cordão do instrumento ser introduzido no paciente). Alternativamente, o eixo flexível 112 pode ser inserido no canal de trabalho a partir da extremidade distai e antes de fazer as suas conexões proximais. Nestas disposições, pode ser permitido que o conjunto de extremidade distai 118 tenha dimensões maiores do
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17/28 que o canal de trabalho do dispositivo para delimitação do escopo cirúrgico 114.
[056] O aparelho descrito acima é uma maneira de introduzir o dispositivo. Outras técnicas são possíveis. Por exemplo, o dispositivo também pode ser inserido com o uso de um cateter.
[057] A invenção procura fornecer um dispositivo que possa ablacionar tecido biológico aplicando-se energia de micro-ondas diretamente ao tecido e/ou congelando-se um volume de tecido e aplicando-se energia de micro-ondas ao tecido congelado. O dispositivo é particularmente adequado para a ablação de tecido nos pulmões ou no útero, no entanto, pode ser usado para ablacionar tecido em outros órgãos. A fim de ablacionar eficientemente o tecido-alvo, a antena de micro-ondas e o elemento de congelamento de tecido devem estar localizados o mais próximo possível (e em muitos casos dentro) do tecido-alvo. Para alcançar o tecido-alvo (por exemplo, nos pulmões), o dispositivo precisará ser orientado através de passagens (por exemplo, vias aéreas) e em torno de obstáculos. Isto significa que o instrumento será idealmente flexível e terá um pequeno corte transversal. Particularmente, o dispositivo deve ser muito flexível perto de sua ponta, onde pode precisar ser conduzido ao longo de passagens como bronquíolos, que podem ser estreitos e sinuosos.
[058] Também é preferencial que o dispositivo possa ser operado junto a outros instrumentos para possibilitar que os profissionais recebam informações do local-alvo. Por exemplo, um endoscópio pode auxiliar a direção dos instrumentos em torno de obstáculos e até uma posição desejada. Outros instrumentos podem incluir um termômetro ou uma câmera.
[059] A Figura 2 é uma vista esquemática em corte transversal de uma extremidade distal de um dispositivo eletrocirúrgico 200 que é uma modalidade da invenção. O dispositivo eletrocirúrgico 200 inclui um instrumento eletrocirúrgico 201 e um instrumento criogênico 202.
[060] O instrumento eletrocirúrgico 201 inclui um cabo de alimentação coaxial 204 que é conectado em sua extremidade proximal a um gerador (tal como o gerador 102) para transmitir energia de micro-ondas. O cabo de alimentação coaxial 204 compreende um condutor interno 206 que é separado de um condutor externo 208 por um primeiro material dielétrico 210. O cabo de
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18/28 alimentação coaxial 204 é, de preferência, de baixa perda de energia de microondas. Um estrangulador (não mostrado) pode ser fornecido no cabo de alimentação coaxial para inibir a propagação de volta da energia de micro-ondas refletida a partir da extremidade distai e, portanto, limitar o aquecimento regressivo ao longo do dispositivo.
[061] O cabo de alimentação coaxial 204 termina em sua extremidade distal com uma porção de ponta irradiante 205 para irradiar energia de microondas. Nesta modalidade, a porção de ponta irradiante 205 compreende uma seção condutora distai 212 do condutor interno 206 que se estende antes de uma extremidade distai 209 do condutor externo 208. A seção condutora distai 212 é circundada em sua extremidade distai por uma ponta dielétrica 214 formada a partir de um segundo material dielétrico, que é diferente do primeiro material dielétrico 210. O comprimento da ponta dielétrica 214 é menor do que o comprimento da seção condutora distai 212. Uma luva dielétrica 216 circunda a seção condutora distai 212 entre a extremidade distal do cabo coaxial 202 e a extremidade proximal da ponta dielétrica 214. A luva dielétrica intermediária 216 é formada a partir de um terceiro material dielétrico, que é diferente do segundo material dielétrico, mas que pode ser o mesmo que o primeiro material dielétrico 210. A ponta dielétrica 214 pode ter qualquer formato distai adequada. Na Figura 2 tem um formato de domo, mas isto não é necessariamente essencial. Por exemplo, pode ser cilíndrico, cônico, etc. No entanto, um formato de domo liso pode ser preferencial, visto que aumenta a mobilidade da antena à medida que é manobrada através de pequenos canais. O instrumento eletrocirúrgico 201 é alojado numa bainha protetora 218 que isola eletricamente o instrumento eletrocirúrgico 201. A bainha protetora 218 pode ser produzida a partir de, ou revestida com, um material antiaderente, tal como PTFE, para impedir que o tecido adira ao instrumento.
[062] As propriedades da luva dielétrica intermediária 216 são, de preferência, escolhidas (por exemplo, através de simulação ou semelhantes) de modo que a porção de ponta irradiante 205 forme um transformador de impedância de um quarto de onda de modo a corresponder à impedância de entrada do gerador numa carga de tecido biológico em contato com a porção de
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19/28 ponta irradiante 205. Esta configuração da porção de ponta irradiante 205 pode produzir um padrão de radiação aproximadamente esférico em torno da porção de ponta irradiante 205. Isto possibilita que o usuário irradie com precisão o tecidoalvo e reduza a radiação ou danos ao tecido saudável. Dependendo do padrão de radiação necessário, diferentes configurações de porção de ponta irradiante podem ser usadas. Por exemplo, um padrão de radiação assimétrico pode ser produzido estendendo-se o condutor externo 208 ao longo de um lado da porção de ponta irradiante 205.
[063] O instrumento criogênico 202 inclui um elemento de congelamento de tecido 220 numa extremidade distal do instrumento criogênico 202, localizado próximo à porção de ponta irradiante 205. O elemento de congelamento de tecido 220 inclui um reservatório 222 para receber criogênio entregue por um conduto de transporte de criogênio 224. O elemento de congelamento de tecido 220 também inclui uma porção de ponta 226 que está ligada termicamente ao reservatório 222, de modo que a porção de ponta 226 possa ser resfriada pelo criogênio no reservatório 222. O elemento de congelamento de tecido 220 pode, por exemplo, ser formado de uma única peça de material termicamente condutor, sendo que o reservatório 222 é formado por uma cavidade no material.
[064] O instrumento criogênico 202 também inclui um conduto de transporte de escape 228 conectado ao reservatório 222 para transportar criogênio do reservatório 222 para uma extremidade proximal do aparelho onde o criogênio pode ser coletado ou descartado. Assim, conforme indicado pelas setas de direção de fluxo 230, o criogênio pode ser transportado através do conduto de transporte de criogênio 224, de modo que seja entregue no reservatório 222. O criogênio pode se acumular no reservatório 222, fazendo com que a porção de ponta 226 do elemento de congelamento de tecido 220 resfrie, de modo que possa ser usado para congelar tecido. O excesso de criogênio no reservatório 222 pode ser evacuado através do tubo de transporte de escape 228, conforme indicado pelas setas 232, para evitar um acúmulo de pressão no reservatório 222. No caso de um criogênio líquido (por exemplo, nitrogênio líquido), o criogênio pode se expandir num gás, pois absorve o calor da porção da ponta. O gás também pode formar parte do criogênio que é evacuado através do conduto de
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20/28 transporte de escape 228. Tanto o conduto de transporte de criogênio 224 como o conduto de transporte de escape 228 podem ser equipados com válvulas unidirecionais para garantir que o criogênio flua apenas na direção indicada pelas setas 230 e 232. Uma bomba localizada na extremidade proximal do dispositivo eletrocirúrgico pode ser usada para circular criogênio no conduto de transporte de criogênio 224 e no conduto de transporte de escape 228.
[065] Uma luva de isolamento térmico 234 envolve o conduto de transporte de criogênio 224, o conduto de transporte de escape 228 e parte do elemento de congelamento de tecido 220. A luva termicamente isolante 234 impede a troca de calor entre o criogênio nos condutos e o ambiente circundante. Adicional ou alternativamente, o conduto de transporte de criogênio 224 e o conduto de transporte de escape 228 podem, os mesmos, ser produzidos a partir de um material termicamente isolante. O isolamento térmico dos condutos pode ser melhorado criando-se um vácuo no espaço dentro da luva termicamente isolante 234. O isolamento térmico dos condutos garante que apenas o tecido nas proximidades do elemento de congelamento de tecido 220 possa ser congelado, evitando, assim, danos acidentais ao paciente por frio.
[066] O elemento de congelamento de tecido 220 pode ser deslizável dentro da luva termicamente isolante 234 ao longo de seu comprimento. O encaixe entre a superfície externa do elemento de congelamento de tecido 220 e a superfície interna da luva termicamente isolante pode ser suficientemente apertado, de modo a formar uma vedação deslizante hermética. O reservatório 222 pode ser conectado de maneira deslizante aos condutos 224 e 228 (por exemplo, através de vedações deslizantes) para possibilitar que o elemento de congelamento de tecido 220 se mova em relação aos condutos 224 e 228. Alternativamente, as conexões entre o reservatório 222 e os condutos 222 e 228 podem ser fixas, de modo que os condutos 224 e 228 se movam com o elemento de congelamento de tecido na luva termicamente isolante 234. O elemento de congelamento de tecido 220 pode ser deslizado ao longo da luva termicamente isolante 234 com o uso de um fio de controle 236 que atravessa a luva termicamente isolante 234 e é conectado numa extremidade ao elemento de congelamento de tecido 220. O elemento de congelamento de tecido pode ser
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21/28 total ou parcialmente retraído para a luva termicamente isolante 234, de modo que sua porção de ponta 226 não se projete além da extremidade distal do instrumento eletrocirúrgico 201. Quando um usuário deseja usar o elemento de congelamento de tecido 220 para congelar tecido biológico, o elemento de congelamento de tecido 220 pode ser exposto de tal forma que se projete além da extremidade distal do instrumento eletrocirúrgico 201, para que possa entrar em contato com o tecido-alvo .0 elemento de congelamento de tecido 220 pode ser colocado em sua posição retraída quando o instrumento estiver sendo conduzido para uma área-alvo, para evitar que a porção de ponta 226 prenda no tecido ou cause ferimentos acidentais. Mecanismos alternativos aos descritos acima são possíveis para possibilitar que o elemento de congelamento de tecido 220 se mova em relação ao instrumento eletrocirúrgico 201.
[067] Um aquecedor e um sensor de temperatura (não mostrado) podem ser montados perto da porção de ponta 226 do elemento de congelamento de tecido 220 para possibilitar o controle preciso da temperatura na porção de ponta 226. O aquecedor pode ser um chip resistivo que aquece quando uma corrente elétrica passa pelo mesmo. Equilibrando-se o calor gerado pelo aquecedor com a potência de resfriamento fornecida pelo criogênio, uma temperatura estável pode ser obtida na porção de ponta 226. Um controlador PID pode ser usado para controlar a temperatura na porção de ponta 226. O aquecedor também pode ser usado para aquecer a porção de ponta 226, a fim de descongelar o tecido congelado.
[068] O instrumento criogênico 202 pode ser fixo em relação ao instrumento eletrocirúrgico 201, de modo que os dois componentes formem um único dispositivo integrado que é configurado para encaixar no canal de trabalho de um endoscópio. Por exemplo, a luva termicamente isolante 234 pode ser presa à bainha protetora 218 do instrumento eletrocirúrgico 201.
[069] A porção de ponta 226 do elemento de congelamento de tecido 220 mostrado na Figura 2 tem formato de domo. No entanto, outros formatos são possíveis. Por exemplo, pode ser cilíndrico, cônico, etc. Em geral, é desejável que o formato da porção da ponta 226 seja tal que maximize a transferência de calor entre a porção da ponta 226 e o tecido-alvo, a fim de congelar eficientemente o
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22/28 tecido. Portanto, pode ser desejável usar um formato que maximize a área de contato entre a porção de ponta 226 e o tecido-alvo. Em alguns casos, a porção de ponta 226 pode ter uma ponta afiada para que possa perfurar o tecido e ser inserida no interior do tecido-alvo. Em alguns exemplos, a porção de ponta 226 e a ponta dielétrica 214 podem ser ou fazer parte de uma estrutura de ponta comum para o dispositivo 200.
[070] A extremidade distal do dispositivo eletrocirúrgico 200 também pode incluir um sensor 238 localizado próximo à porção de ponta irradiante 205, para medir uma propriedade do tecido numa zona de tratamento em torno da porção de ponta irradiante. As medições podem ser obtidas a partir do sensor 238 por meio de fiação 240. Por exemplo, o sensor 238 pode ser um sensor de temperatura para medir uma temperatura de tecido na zona de tratamento. O sensor 238 também pode ser um sensor de pressão, para medir uma mudança na pressão na zona de tratamento. As medições do sensor 238 podem ser usadas para determinar quando o tecido na zona de tratamento está congelado, a fim de determinar quando aplicar energia de micro-ondas à zona de tratamento.
[071] Em algumas modalidades, o dispositivo eletrocirúrgico 200 também pode incluir uma bainha externa na qual os componentes na extremidade distal do dispositivo estão alojados. A bainha externa pode ter uma abertura através da qual o elemento de congelamento de tecido 220 pode se projetar. A bainha externa pode ter um formato liso, de modo que nenhum canto afiado seja apresentado ao tecido biológico, a fim de evitar lesões acidentais.
[072] A Figura 3 é uma vista esquemática em corte transversal de uma extremidade distal de um dispositivo eletrocirúrgico 300 que é uma outra modalidade da invenção. Nesta modalidade, o instrumento criogênico é integrado ao instrumento eletrocirúrgico. O dispositivo eletrocirúrgico 300 inclui um cabo de alimentação coaxial 301 que pode ser conectado em sua extremidade proximal a um gerador (por exemplo, gerador 102) para transmitir energia de micro-ondas. O cabo de alimentação coaxial 301 compreende um condutor interno 303 que é separado de um condutor externo 304 por um primeiro material dielétrico 306. O cabo de alimentação coaxial 301 é, de preferência, de baixa perda para energia de micro-ondas. Um estrangulador (não mostrado) pode ser fornecido no cabo
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23/28 coaxial para inibir a propagação de volta da energia de micro-ondas refletida a partir da extremidade distal e, portanto, limitar o aquecimento regressivo ao longo do dispositivo.
[073] O cabo de alimentação coaxial 301 termina em sua extremidade distal com uma porção de ponta irradiante 302 para irradiar energia de microondas. Nesta modalidade, a porção de ponta irradiante 302 compreende uma seção condutora distai 308 do condutor interno 303 que se estende antes de uma extremidade distai 309 do condutor externo 304. O condutor interno 303 é oco, sendo que uma superfície interna do condutor interno define um canal 312 que atravessa o condutor interno 303. A seção condutora distai 308 é circundada em sua extremidade distai por uma ponta dielétrica 310 formada por um segundo material dielétrico, que é diferente do primeiro material dielétrico 306. A ponta dielétrica 310 tem formato de domo e tem um canal que atravessa a mesma, e através do qual o condutor interno 303 passa. Uma abertura 314 é formada na extremidade distal do condutor interno 303.
[074] O canal 312 pode ser conectado numa extremidade proximal a uma unidade de fornecimento de criogênio (por exemplo, a unidade de fornecimento de criogênico 108), de modo que o canal 312 possa atuar como um conduto de transporte de criogênio de um instrumento criogênico. Um bocal 316 que está conectado de modo fluido ao canal 312 está localizado perto da abertura 314 do condutor interno. O bocal 316 é disposto para aspergir criogênio transportado através do canal 312 em direção a um local-alvo na frente da porção de ponta irradiante 302 (isto é, à direita na Figura 3), conforme ilustrado pelas linhas tracejadas 318. O bocal 316 pode, por exemplo, ser uma válvula de fenda, no entanto, outros tipos de bocal também são possíveis. O bocal 316 é configurado para impedir que o fluido do local-alvo entre no canal 312 e, portanto, pode incluir uma válvula unidirecional. Em algumas modalidades, o bocal 316 pode incluir um tubo fino a fim de fornecer uma aspersão de criogênio concentrada e direcionada. Em algumas modalidades, o bocal 316 pode ser deslizável no canal 312 (por exemplo, com o uso de um ou mais fios de controle), de modo que o bocal possa se projetar além da parte de ponta irradiante 302. Desta forma, o bocal 316 pode ser retraído quando o dispositivo eletrocirúrgico 200 é orientado para a posição e,
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24/28 em seguida, pode ser implantado para aspergir o tecido-alvo.
[075] O dispositivo eletrocirúrgico 200 inclui, ainda, um tubo de descompressão 320, através do qual o gás numa zona de tratamento que circunda a porção de ponta irradiante 302 pode escapar. Isto evita o acúmulo de pressão na zona de tratamento, o que pode causar danos internos ao paciente. No caso em que o criogênio é um gás frio, o gás frio aspergido a partir do bocal 316 pode resfriar o tecido na zona de tratamento e, então, sair da zona de tratamento através do tubo de descompressão 320. No caso em que o criogênico é um líquido criogênico, o líquido criogênico aspergido a partir do bocal 316 pode resfriar o tecido na zona de tratamento e se expandir num gás. O gás resultante pode, então, sair da zona de tratamento através do tubo de descompressão 320.
[076] De preferência, o tubo de descompressão 320 é configurado para que o gás possa fluir apenas da extremidade distal do dispositivo eletrocirúrgico 200 (isto é, da zona de tratamento) para a extremidade proximal do dispositivo eletrocirúrgico 200. Isto é para evitar que o gás entre na zona de tratamento através do tubo de descompressão 320. O tubo de descompressão 320 pode ventilar para a atmosfera na sua extremidade proximal, ou pode ser conectado a uma câmara de coleta de gás. O tubo de descompressão 320 também pode ser equipado com uma válvula de alívio de pressão, a qual está configurada para permitir que o gás flua ao longo do tubo de descompressão 320 quando a pressão na zona de tratamento alcança um limiar predeterminado. Desta maneira, a pressão na zona de tratamento pode ser mantida num nível seguro.
[077] O primeiro material dielétrico 306 pode ser um material termicamente isolante ou pode incluir uma camada termicamente isolante, de modo que o condutor externo 304 não seja resfriado pelo criogênio no canal 312. Desta maneira, a superfície externa do cabo de alimentação coaxial 301 não ficará fria quando o criogênio for atravessado no canal 312, evitando, assim, o risco de congelar partes do paciente fora da zona de tratamento. Alternativamente, o cabo de alimentação coaxial 301 pode incluir uma luva termicamente isolante e/ou uma camisa a vácuo em torno da superfície externa do condutor externo 304.
[078] O criogênico que atravessa o canal 312 pode resfriar o condutor
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25/28 interno 303 e dissipar o calor gerado por qualquer energia de micro-ondas propagada através do cabo de alimentação coaxial 301. Isto possibilita que a quantidade de energia de micro-ondas transportada pelo cabo de alimentação coaxial 301 seja aumentada sem superaquecer o cabo de alimentação coaxial 301. A configuração mostrada na Figura 3 possibilita, portanto, a aplicação de maiores quantidades de energia de micro-ondas, o que pode aumentar o volume de tecido ablacionado pela energia de micro-ondas.
[079] O dispositivo eletrocirúrgico 300 também pode incluir um ou mais sensores e/ou um aquecedor, semelhantes aos discutidos em relação à Figura 2.
[080] Deve-se notar que diferentes combinações de características das modalidades mostradas nas Figuras 2 e 3 são possíveis, sendo que as modalidades mostradas nas Figuras 2 e 3 são fornecidas apenas a título de exemplo. Por exemplo, o instrumento criogênico 202 da Figura 2 pode ser inserido através de um condutor interno oco de um instrumento eletrocirúrgico semelhante ao mostrado na Figura 3. Desta maneira, o conduto de transporte de criogênio 224, o conduto de transporte de escape 228 e o elemento de congelamento de tecido 220 podem estar contidos num canal semelhante ao canal 312, de modo que o instrumento criogênico 202 seja totalmente integrado ao instrumento eletrocirúrgico. Num outro exemplo, o sistema criogênico 202 da Figura 2 pode ser substituído por um mecanismo de aspersão de criogênio que inclui um bocal e um tubo de descompressão semelhantes aos descritos em relação à Figura 3.
[081] A Figura 4A mostra uma ilustração esquemática da ablação de tecido biológico com o uso de um dispositivo eletrocirúrgico de acordo com a invenção. A extremidade distal de um dispositivo eletrocirúrgico 400, como os descritos em relação às Figuras 2 e 3, é inserida no tecido-alvo que deve ser ablacionado.Com o uso do instrumento criogênico do dispositivo eletrocirúrgico 400, um volume de tecido 402 em torno da extremidade distal do dispositivo eletrocirúrgico 400 é congelado. Isto é feito fluindo-se um criogênio através do conduto de transporte de criogênio para um elemento de congelamento de tecido na extremidade distal do dispositivo eletrocirúrgico 400. Quando o dispositivo eletrocirúrgico da Figura 2 for usado, o reservatório 222 pode ser preenchido com
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26/28 criogênio para resfriar a porção de ponta 226 do elemento de congelamento de tecido 220. O elemento de congelamento de tecido 220 pode, então, ser deslizado para fora da luva termicamente isolante 234, de modo que entre em contato com o tecido-alvo e faça com que o volume de tecido 402 congele. Quando o dispositivo eletrocirúrgico da Figura 3 for usado, o criogênio do conduto de transporte de criogênio pode ser aspergido no tecido-alvo para congelar o volume de tecido 402. O volume 402 de tecido que é congelado pode depender da taxa de fluxo de criogênio através do conduto de transporte de criogênio e/ou da temperatura do elemento de congelamento de tecido (que em algumas modalidades pode ser controlada com o uso de um aquecedor).
[082] Uma vez que o volume de tecido 402 esteja congelado, a energia de micro-ondas é entregue à porção de ponta irradiante do instrumento eletrocirúrgico, de modo que a energia de micro-ondas seja aplicada ao tecido congelado. A energia de micro-ondas é transmitida com perda relativamente baixa através do volume 402 de tecido congelado e para uma camada circundante de tecido não congelado 404, conforme indicado pelas setas 406. A energia de micro-ondas se dissipa rapidamente como calor na camada de tecido 404, causando a ablação da camada de tecido 404. Embora a camada de tecido 404 esteja sendo ablacionada, o volume de tecido 402 pode ser mantido congelado, por exemplo, mantendo-se um fluxo constante de criogênio através do conduto de transporte de criogênio e/ou controlando-se a temperatura do elemento de congelamento de tecido.
[083] O estado do tecido (por exemplo, congelado ou não congelado) que circunda a extremidade distal do dispositivo eletrocirúrgico 400 pode ser determinado medindo-se várias propriedades do tecido. Por exemplo, com o uso de um ou mais sensores montados perto da extremidade distal do dispositivo eletrocirúrgico 400, a temperatura e/ou a pressão podem ser medidas para fornecer uma indicação da possibilidade de o tecido estar congelado. O instrumento eletrocirúrgico pode ser usado para medir a impedância do tecido que circunda sua extremidade distai e, assim, determinar se o tecido está congelado. A medição da impedância também pode ser usada para estimar o volume de tecido ao redor da extremidade distai que está congelado. A impedância do tecido
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27/28 pode ser medida enviando-se um pulso de energia de micro-ondas pelo cabo de alimentação coaxial para a porção de ponta irradiante e medindo-se qualquer energia de micro-ondas refletida de volta no cabo de alimentação coaxial.
[084] Uma vez que o tecido na camada 404 tenha sido ablacionado, o tecido no volume 402 pode ser gradualmente descongelado para que possa ser progressivamente ablacionado pela energia de micro-ondas aplicada. Pode-se permitir que o tecido descongele reduzindo-se o fluxo de criogênio através do conduto de transporte de criogênio e/ou aumentando-se a temperatura do elemento de congelamento de tecido (por exemplo, com o uso de um aquecedor montado sobre o mesmo). Controlando-se adequadamente o fluxo de criogênio através do conduto de transporte de criogênio e/ou a temperatura do elemento de congelamento de tecido, o volume de tecido que é congelado pode ser reduzido em estágios. Em cada estágio, a energia de micro-ondas pode ser aplicada para ablacionar uma camada de tecido que circunda o tecido congelado que foi previamente congelado.
[085] Este processo é ilustrado na Figura 4B. Inicialmente, as camadas de tecido 414, 412 e 410 são congeladas, de modo que a camada externa 408 possa ser ablacionada quando a energia de micro-ondas é aplicada ao tecido congelado. Então, permite-se que a camada 410 descongele, mantendo as camadas 414 e 412 congeladas, de modo que a camada 410 possa ser ablacionada pela energia de micro-ondas. A camada 412 é, então, descongelada, para que também possa ser ablacionada. Finalmente, a camada mais interna 414 é descongelada e ablacionada pela aplicação direta de energia de micro-ondas. Desta maneira, o volume total de tecido que pode ser ablacionado é definido por uma superfície externa da camada de tecido 408. Este volume pode ser muito maior que o volume de tecido que pode ser ablacionado aplicando-se a mesma quantidade de energia de micro-ondas diretamente ao tecido não congelado.
[086] Um controlador pode ser usado para controlar as várias etapas do processo de ablação. O controlador pode ser configurado para obter medições de um ou mais sensores localizados perto da extremidade distal do instrumento eletrocirúrgico, a fim de determinar se o tecido numa zona de tratamento ao redor da porção de ponta irradiante do instrumento eletrocirúrgico está congelado. O
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28/28 controlador também pode ser configurado para realizar medições de impedância para determinar se o tecido na zona de tratamento está congelado. Dependendo do resultado da determinação, o controlador pode ser configurado para ajustar o fluxo de criogênio no conduto de transporte de criogênio e/ou a temperatura do elemento de congelamento de tecido (por exemplo, para aumentar ou diminuir o volume de tecido congelado na zona de tratamento). Uma vez que é determinado que um volume desejado de tecido foi congelado, o controlador pode ser configurado para entregar energia de micro-ondas à porção de ponta irradiante. O controlador também pode ser configurado para ablacionar sucessivamente as camadas de tecido, conforme descrito em relação à Figura 4B.
[087] O controlador pode ser um dispositivo de computação convencional que tem um software instalado no mesmo para executar as várias etapas descritas acima. O computador pode ser conectado ao gerador 102, para que possa controlar o suprimento de energia de micro-ondas à porção de ponta irradiante do instrumento eletrocirúrgico. O computador também pode ser conectado à unidade de fornecimento de criogênio 108 para controlar o fluxo de criogênio através do conduto de transporte de criogênio (por exemplo, controlando-se uma válvula na unidade de fornecimento de criogênio 108). As saídas de qualquer sensor no dispositivo eletrocirúrgico podem ser conectadas ao controlador, para que o mesmo possa obter medições dos sensores. Se um aquecedor for disposto no aparelho eletrocirúrgico, sua entrada também poderá ser conectada ao controlador. Desta maneira, o controlador fornece um sistema automatizado para realizar a ablação do tecido.

Claims (14)

1. Instrumento eletrocirúrgico para tratamento de tecido biológico caracterizado pelo fato de que o instrumento compreende:
uma linha de transmissão coaxial para o transporte de energia eletromagnética (EM) de micro-ondas, sendo que a linha de transmissão coaxial compreende um condutor interno, um condutor externo e um material dielétrico que separa o condutor interno e o condutor externo, uma ponta irradiante montada numa extremidade distai da linha de transmissão coaxial para receber e irradiar a energia EM de micro-ondas da linha de transmissão coaxial para uma zona de tratamento em torno da ponta irradiante, sendo que a ponta irradiante compreende uma seção condutora distai do condutor interno que se estende além de uma extremidade distal do condutor externo;
uma alimentação de fluido para transportar um fluido de congelamento de tecido para a zona de tratamento, sendo que o condutor interno da linha de transmissão coaxial é oco para fornecer uma passagem para a alimentação de fluido; e uma porção de transferência térmica conectada para receber o fluido de congelamento de tecido da alimentação de fluido numa extremidade distai da linha de transmissão coaxial, em que a porção de transferência térmica é disposta para fornecer comunicação térmica entre o fluido de congelamento de tecido e o tecido biológico na zona de tratamento para congelar o tecido biológico na zona de tratamento.
em que a porção de transferência térmica compreende uma saída configurada para entregar o fluido de congelamento de tecido na zona de tratamento, e em que o instrumento compreende, ainda, um tubo de descompressão configurado para transportar o gás para longe da zona de tratamento.
2. Instrumento eletrocirúrgico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido de congelamento de tecido é um líquido ou gás criogênico.
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3. Instrumento eletrocirúrgico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a saída inclui um bocal, sendo que o bocal é disposto para aspergir o fluido de congelamento de tecido na zona de tratamento.
4. Instrumento eletrocirúrgico, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a linha de transmissão coaxial e a alimentação de fluido estão dentro de um cabo comum.
5. Instrumento eletrocirúrgico, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a porção de transferência térmica inclui um elemento de congelamento de tecido que é móvel entre uma posição exposta, onde se projeta distalmente além da ponta irradiante, e uma posição retraída na qual é recuado da ponta irradiante.
6. Instrumento eletrocirúrgico, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que inclui um sensor de temperatura montado numa extremidade distai da linha de transmissão coaxial para detectar uma temperatura da zona de tratamento.
7. Instrumento eletrocirúrgico, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a porção de transferência térmica compreende, ainda, um elemento de aquecimento.
8. Aparelho eletrocirúrgico para tratamento de tecido biológico caracterizado pelo fato de que o aparelho compreende:
um gerador eletrocirúrgico disposto para fornecer energia eletromagnética (EM) de micro-ondas;
um suprimento de fluido de congelamento de tecido;
um instrumento eletrocirúrgico, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, conectado para receber a energia EM de micro-ondas do gerador eletrocirúrgico e para receber o fluido de congelamento de tecido do suprimento de fluido de congelamento de tecido; e um controlador configurado para:
fazer com que o fluido de congelamento de tecido flua através da alimentação de fluido para a porção de transferência térmica para congelar o tecido biológico na zona de tratamento;
detectar condições na zona de tratamento para determinar se o tecido
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8/4 biológico na zona de tratamento está congelado; e em resposta à determinação de que o tecido biológico na zona de tratamento está congelado, fazer com que a energia de micro-ondas seja entregue a partir da ponta irradiante.
9. Aparelho eletrocirúrgico, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o controlador está configurado para, em resposta à determinação de que o tecido biológico na zona de tratamento está congelado, reduzir ou interromper o fluxo de fluido de congelamento de tecido através da alimentação de fluido.
10. Aparelho eletrocirúrgico, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para determinar se o tecido biológico na zona de tratamento está congelado com base em qualquer uma ou mais dentre:
uma impedância detectada da zona de tratamento, e uma temperatura detectada da zona de tratamento.
11. Aparelho eletrocirúrgico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda:
um dispositivo para delimitação de escopo cirúrgico que tem um cordão de inserção flexível para inserção não percutânea no corpo de um paciente, em que o cordão de inserção flexível tem um canal de instrumento ao longo de seu comprimento, e em que o instrumento eletrocirúrgico é dimensionado para se encaixar no canal de instrumento.
12. Método para tratamento de tecido biológico caracterizado pelo fato de que o método compreende:
inserir não percutaneamente um cordão de instrumento de um dispositivo para delimitação de escopo cirúrgico num paciente, sendo que o dispositivo para delimitação do escopo cirúrgico tem um canal de instrumento ao longo de seu comprimento;
transportar um instrumento eletrocirúrgico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, ao longo do canal de instrumento para uma zona de tratamento numa extremidade distal do mesmo;
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4/4 fluir um fluido de congelamento de tecido através da alimentação de fluido para congelar tecido biológico na zona de tratamento; e após o tecido biológico ter sido congelado na zona de tratamento, entregar energia de micro-ondas à porção de ponta irradiante.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda:
detectar uma temperatura na zona de tratamento e controlar a entrega da energia de micro-ondas com base na temperatura detectada.
14. Método, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda:
detectar uma impedância na zona de tratamento e controlar a entrega da energia de micro-ondas com base na impedância detectada.
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