ES2254506T3 - Sistema de control y procedimiento para la aplicacion de energia a paredes de vias respiratorias y otros medios. - Google Patents
Sistema de control y procedimiento para la aplicacion de energia a paredes de vias respiratorias y otros medios.Info
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Abstract
Un sistema (36) para suministrar energía a una pared de vía respiratoria de un pulmón, que comprende: un aparato (30) para suministrar energía que comprende un miembro alargado flexible y una cesta expansible distal, teniendo dicha cesta expansible como mínimo un electrodo para transferir energía a dicha pared de vía respiratoria y como mínimo un sensor de temperatura (137) para medir temperatura (TM) de dicha pared de vía respiratoria cuando la energía es suministrada a dicha pared de vía respiratoria; y un controlador (32) PID para determinar un nuevo punto (Pi+1) de ajuste de potencia basado en un error (e) entre una temperatura preestablecida (TS) y dicha temperatura medida (TM), en el que dicho controlador PID aplica un algoritmo que tiene un factor (G) de ganancia variable y dicho algoritmo es Pi+1= Pi + G(alfa ei + beta ei-1 + gamma ei-2) en el que alfa, beta y gamma son valores preestablecidos.
Description
Sistema de control y procedimiento para la
aplicación de energía a paredes de vías respiratorias y otros
medios.
Este invento está relacionado con sistemas para
aplicar energía a vías respiratorias de pulmones y en particular, a
un sistema para controlar la energía suministrada a las vías
respiratorias usado un algoritmo PID para minimizar el error entre
la temperatura preestablecida y una temperatura medida. El invento
también se refiere a un procedimiento para transferir energía a un
medio objetivo ex vivo.
Diversas enfermedades obstructivas de las vías
respiratorias tienen algún componente reversible. Ejemplos incluyen
COPD y asma. Se ha estimado que hay unos 10 millones de americanos
afectados de asma. El asma es una enfermedad en la cual aparecen
bronco constricción, producción excesiva de moco, e inflamación e
hinchazón de las vías respiratorias, causando una obstrucción del
flujo de aire extendida pero variable haciendo así difícil respirar
al que sufre asma. El asma es una trastorno crónico, primariamente
caracterizado por la inflamación persistente de las vías
respiratorias. El asma está además caracterizado por episodios
agudos de mayor estrechamiento de las vías respiratorias a través de
la contracción de músculos lisos de vías respiratorias
hipersensibles.
Los aspectos reversibles de la enfermedad
pulmonar obstructiva generalmente incluyen la producción excesiva de
moco en el árbol bronquial. Usualmente hay un aumento general de
volumen (hipertrofia) de los bronquios grandes y cambios
inflamatorios crónicos en las vías respiratorias pequeñas. Se
encuentran excesivas cantidades de moco en las vías respiratorias y
hay tapones semisólidos de moco que pueden ocluir algunos bronquios
pequeños. Además, las vías respiratorias se estrechan y muestran
cambios inflamatorios. Los aspectos reversibles incluyen la oclusión
parcial de las vías respiratorias por exceso de secreciones y un
estrechamiento de las vías respiratorias secundarias a la
contracción de músculos lisos, edema de la pared bronquial e
inflamación de las vías respiratorias.
En el asma, los procesos inflamatorios crónicos
en la vía respiratoria juegan un papel central aumentando la
resistencia al flujo de aire dentro de los pulmones. Hay muchas
células y elementos celulares implicados en los procesos
inflamatorios, particularmente células mastocitos, eosinófilos T
linfocitos, neutrófilos, células epiteliales, e incluso el propio
músculo liso de las vías respiratorias. Las reacciones de estas
células dan como resultado un aumento asociado de la sensitividad
existente y la hipercapacidad de respuesta de las células de
músculos lisos de vías respiratorias que revisten las vías aéreas a
los estímulos particulares implicados.
La naturaleza crónica del asma puede también
llevar a remodelar la pared de la vía respiratoria (es decir,
cambios estructurales tales como espesamiento o edema) que pueden
además afectar a la función de la vía respiratoria e influir en la
hipercapacidad de respuesta de la vía respiratoria. Otros cambios
fisiológicos asociados con el asma incluyen exceso de producción de
moco, y si el asma es severo, obturación con moco, así como
denudación y reparación epitelial en curso. La denudación epitelial
expone el tejido subyacente a sustancias que normalmente no harían
contacto con ellas, reforzando además el ciclo de daño celular y
respuesta inflamatoria.
En individuos susceptibles, los síntomas del asma
incluyen episodios recurrentes o falta de aliento (disnea),
sibilancia, estrechez en el pecho, y tos. Actualmente, el asma es
tratada por una combinación de evitar el estímulo y
farmacología.
Evitar el estímulo se realiza vía la
identificación sistemática y la minimización del contacto con cada
tipo de estímulo. Puede, sin embargo, no ser práctico y no siempre
útil evitar todos los estímulos potenciales.
El tratamiento farmacológico del asma incluye:
(1) control a largo plazo mediante el uso de
anti-inflamatorios y broncodilatadores de acción
prolongada y (2) control a corto plazo de las exacerbaciones agudas
mediante el uso de broncodilatadores de acción a corto plazo. Ambos
acercamientos requieren el uso repetido y regular de los fármacos
prescritos. Altas dosis de fármacos
anti-inflamatorios corticoesteroides pueden tener
serios efectos laterales que requieren un control cuidadoso.
Además, algunos pacientes son resistentes al tratamiento con
esteroides. La dificultad implicada en la adaptabilidad del paciente
al control farmacológico y la dificultad de evitar estímulos que
desencadena el asma son barreras comunes para el control exitoso del
asma. Las técnicas de gestión actuales no son por tanto ni
completamente exitosas ni libres de efectos laterales. Por
consiguiente, sería deseable crear un sistema y método que mejore el
flujo de aire sin la necesidad de la adaptabilidad del paciente.
Se han desarrollado diversos sistemas de
suministro de energía para tratar intraluminalmente estructuras
anatómicas y pasos distintos de las vías respiratorias de los
pulmones. Desafortunadamente, los sistemas que son útiles tratando
tales estructuras no son generalmente útiles desarrollando técnicas
para tratar las vías respiratorias de los pulmones porque las vías
respiratorias de los pulmones son marcadamente diferentes de otras
estructuras de tejido. Por ejemplo, las vías respiratorias de los
pulmones son particularmente heterogéneas. Aparecen variaciones de
la estructura de tejidos de pulmones por un número de razones tales
como: el patrón de ramificación del árbol
traqueo-bronquial lleva a la variación local del
tamaño y la presencia de vías respiratorias; la vasculatura de los
pulmones es una red distribuida similar que causa la variación de
tamaño y presencia de vasos sanguíneos; dentro de las vías
respiratorias hay cantidades variables de estructuras distintas
tales como cartílago, músculo liso de las vías respiratorias, y
glándulas y conductos de mucosa; y el suministro de energía puede
también estar influido de forma diferente en la periferia, cerca de
la superficie exterior de un lóbulo de pulmón, que en la parte
central.
Las vías respiratorias del pulmón también
incluyen un número de pliegues salientes Otras estructuras de
tejidos tales como vasos sanguíneos típicamente no tienen los
pliegues encontrados en las vías respiratorias. Las vías
respiratorias contienen mucosa y aire mientras que otras estructuras
contienen sustancias diferentes. También es diferente la química de
los tejidos entre diversos lúmenes y vías respiratorias. En vista de
estas diferencias, no es sorprendente que no puedan ser aplicados
universalmente sistemas de suministro de energía convencionales al
tratamiento de todas las estructuras de tejidos. Más aún, la
desconexión de la corriente y otros mecanismos de seguridad deben
ser precisamente personalizados al tejido específico para que el
tejido no se dañe por la aplicación de exceso de
energía.
energía.
Por consiguiente, un sistema de suministro de
energía RF intraluminal que es capaz de suministrar de forma segura
energía RF a las vías respiratorias del pulmón si se desea. En
particular, un sistema que es capaz de controlar la temperatura
cuando se desea tratar una vía respiratoria de un paciente de asma o
COPD. También es deseable crear un sistema que tenga defensas
incorporadas que corten la corriente evitando así el daño al tejido
considerado o a un tejido colateral.
El documento
WO-A-99/03413 describe un sistema
para suministrar energía a una estructura anatómica hueca tal como
una vena. El sistema comprende un aparato de suministro de energía
que comprende un catéter provisto en su extremo distal de una cesta
expansible hecha de una pluralidad de brazos expansibles que
incluyen electrodos para transferir energía a las paredes de la
estructura anatómica hueca. Cada brazo se ha provisto de un sensor
de temperatura. La aplicación de energía RF es actuada y controlada
con referencia a la temperatura y parámetros de tratamiento de
potencia. Se emplea un algoritmo de control PID para ajustar la
potencia RF para mantener una temperatura constante. En el momento
en que se alcanza la temperatura de ajuste, los brazos expansibles
son mantenidos completamente yuxtapuestos con la pared de la vena
durante un período de tiempo seleccionado.
El presente invento incluye un sistema para
suministrar energía a una pared de vía respiratoria de un pulmón
que comprende:
un aparato de suministro de energía que comprende
un miembro alargado flexible y una cesta expansible distal,
teniendo dicha cesta expansible como mínimo un electrodo para
transferir energía a dicha pared de vía respiratoria y en, como
mínimo, un sensor de temperatura para medir la temperatura (T_{M})
de dicha vía respiratoria cuando se entrega la energía a dicha
pared de vía respiratoria; y
un controlador PID para determinar un nuevo punto
de ajuste (P_{i+1}) de potencia basado en un error (e) entre una
temperatura (T_{S}) preestablecida y dicha temperatura medida
(T_{M}) en el que dicho controlador aplica un algoritmo que tiene
un factor de ganancia (G) variable.
El presente invento incluye un sistema para
suministrar energía a una pared de vía respiratoria de un pulmón.
El sistema comprende un aparato de suministro de energía que
comprende un miembro alargado flexible y una cesta expansible
distal que tiene como mínimo un electrodo para transferir energía a
la pared de la vía respiratoria y como mínimo un sensor de
temperatura para medir la temperatura (T_{M}) de la pared de la
vía respiratoria cuando la energía es suministrada a la pared de
vía respiratoria. El sistema comprende además un controlador PID
para determinar un nuevo punto de ajuste (P_{i+1}) de potencia
basado en un error (e) entre una temperatura preestablecida
(T_{S}) y la temperatura medida en el que el controlador PID
aplica un algoritmo que tiene un factor de ganancia (G)
variable.
En un sistema del presente invento, el algoritmo
es P_{i+1=} P_{i} +
G(\alphae_{i}+\betae_{i-1}+\gammae_{i-2})
en donde \alpha, \beta y \gamma son valores preestablecidos.
Por ejemplo, en una variante del presente invento, \alpha es de 1
a 2; \beta es de -1 a -2; y \gamma es de -0,5 a 0,5. En otra
variante del presente invento, \alpha, \beta, \gamma son 1,6,
-1,6 y 0,0 respectivamente.
En otra variante del presente invento, el factor
de ganancia usado en el algoritmo PID es reajustado 0,1 a 2 segundos
después de que el suministro de energía haya comenzado. El factor de
ganancia puede también ser reajustado 0,5 segundos después de que el
suministro de energía haya comenzado. El invento incluye reajustar G
a 0,9 a 1,0 si un aumento de la temperatura en ºC por julio es menor
que o igual a 2,5; 0,4 a 0,5 si hay un aumento de temperatura en ºC
que está entre 2,5 a 5,0; a 0,2 a 0,3 si hay un aumento de
temperatura en ºC por julio igual a 5,0 a 7,5; y a 0,1 a 0,2 si hay
un aumento de temperatura en ºC por julio es mayor de 7,5.
Inicialmente, el factor de ganancia es igual a 0,4 a 0,5 y
preferentemente 0,45 a 0,47.
En otro sistema del presente invento, el
algoritmo PID es P_{i+1}=P_{i} + (G_{1}e_{i} +
G_{2}e_{i-1} + G_{3}
_{i-2}) y G_{1}, G_{2} y G_{3} son factores
de ganancia variable. El invento incluye configurar el controlador
de tal modo que G_{1}, G_{2} y G_{3} son reajustados a 0,9 a
2,00, -0,9 a -2,00 y 0,5 a -0,5 respectivamente si hay un aumento
de temperatura en ºC por julio menor que o igual a 2,5; a 0,40 a
1,00, -4,00 a -1,00 y 0,25 a -0,25 respectivamente si hay un aumento
de temperatura en ºC por julio entre 2,5 a 5,0; a 0,20 a 0,60,
-2,00 a -0,60 a 0,15 a -0,15 respectivamente si hay un aumento de
temperatura en ºC igual a 5,0 a 7,5; y a 0,10 a 0,40, -0,10 a -0,40
y 0,10 a -0,10 respectivamente si hay aumento de temperatura en ºC
mayor de 7,5. Cada uno de los factores de ganancia variable puede
ser igual a un producto de cómo mínimo un valor preestablecido y
como mínimo un valor variable.
En otra variante del presente invento, el
controlador es configurado de tal manera que el suministro de
energía termina si la energía suministrada excede de una energía
máxima tal como 120 julios.
En otra variante del presente invento, el
controlador es configurado para suministrar energía durante un
período de tiempo de activación tal como de hasta 15 segundos, 8 a
12 segundos, ó 10 segundos.
En otra variante del presente invento, el
controlador es configurado de tal modo que T_{S} es ajustado a un
valor entre 60º a 80ºC, ó 65ºC.
En otra variante del presente invento, el
controlador es configurado para medir la impedancia y dicho
suministro de energía termina cuando dicha impedancia cae por
debajo de un valor de impedancia preestablecido tal como 40 a 60
ohmios.
En otra variante del presente invento, el
controlador es configurado para terminar el suministro de energía
si T_{M} excede de T_{S} en un valor preseleccionado tal como
10, 15 ó 20ºC.
En otra variante del presente invento, el
controlador es configurado para terminar el suministro de energía
si la potencia de salida es mayor o igual a una potencia de salida
nominal y T_{M} disminuye una diferencia de temperaturas crítica
dentro de un período de muestreo. El invento incluye una potencia de
salida nominal ajustada a un valor de cómo mínimo 17 vatios; el
período de muestreo es ajustado a un valor de cómo mínimo 0,5
segundos; y la diferencia de temperaturas crítica es de 2ºC.
En otra variante del presente invento, el
controlador es configurado para terminar el suministro de energía
si dicha T_{M} promediada en una ventana de tiempo excede de
T_{S} una diferencia de temperaturas fijada. La diferencia de
temperaturas fijada puede ser un valor de entre 1 y 10ºC ó 5ºC. La
ventana de tiempo está entre 1 y 5 segundos ó 2 segundos.
En otra variante del presente invento, el
controlador es configurado para terminar si la temperatura medida
disminuye 10 ó más ºC en un período de muestra tal como 1,0 segundos
ó 0,2 segundos.
El invento también incluye un procedimiento para
transferir energía a un medio objetivo ex vivo que usa un
aparato de suministro de energía, teniendo dicho aparato de
suministro de energía un cuerpo alargado flexible y una sección
distal en la que dicha sección distal incluye una cesta expansible
con como mínimo una región activa para transferir energía a dicho
medio objetivo, teniendo dicho aparato de suministro de energía
además un sensor de temperatura situado en dicha sección distal para
medir una temperatura (T_{M}) de dicho medio objetivo,
comprendiendo dicho procedimiento:
ajustar una temperatura preestablecida
(T_{S});
determinar un punto de ajuste de potencia
(P_{i}) para suministrar energía desde dicha región activa a dicho
medio objetivo;
medir dicha temperatura media objetivo (T_{M})
usando dicho sensor de temperatura; y
determinar un nuevo punto de ajuste de potencia
P_{i+1} basado en un error (e) entre dicha temperatura
preestablecida y dicha temperatura medida (T_{M}) usando un
algoritmo que tiene un factor de ganancia variable.
La energía puede ser suministrada a una pared de
vía aérea de un pulmón in vitro o a otro objetivo tal como
una esponja o toalla que puede ser humedecida con solución salina.
La solución salina aumenta la conductividad del objetivo.
En un procedimiento del presente invento, el
algoritmo es P_{i+1}= P_{i} + G(\alphae_{i} +
\betae_{i-1} +
\gammae_{ii-2}) en el que \alpha, \beta y
\gamma son valores preestablecidos. En una variante \alpha es
desde 1 hasta 2; \beta es desde -1 a -2; y \gamma es desde -0,5
a 0,5. En otra variante del presente invento, \alpha, \beta,
\gamma son 1,6, -1,6 y 0,0 respectivamente.
En otra variante del presente invento, el factor
de ganancia es reajustado 0,1 a 0,2 segundos después de que el
suministro de energía haya comenzado. El factor de ganancia puede
también ser reajustado 0,5 s después de que el suministro de energía
haya comenzado. El invento incluye reajustar G a 0,9 a 1,0 si hay un
aumento de temperatura en ºC por julio menor o igual a 2,5; 0,4 a
0,5 si hay un aumento de temperatura en ºC por julio entre 2,5 a
5,0; a 0,2 a 0,3 si hay un aumento de temperatura en ºC por julio
igual a 5,0 a 7,5; y a 0,1 a 0,2 si hay un aumento de temperatura en
ºC por julio mayor que 7,5. Inicialmente, el factor de ganancia es
igual a 0,4 y a 0,5 y preferentemente a 0,45
a 0,47.
a 0,47.
En otra variante del presente invento, el
suministro de energía termina si la energía suministrada excede de
una energía máxima tal como 120 julios.
En otra variante del presente invento, se
suministra energía por un período de tiempo de activación tal como 0
a 15 segundos, 8 a 12 segundos, ó 10 segundos.
En otra variante del presente invento, T_{S} es
ajustado a un valor entre 60 a 80, ó 65ºC.
En otra variante del presente invento, la
impedancia es medida y el suministro de energía termina cuando la
impedancia cae por debajo de un valor de impedancia preestablecido
tal como 40 a 60 ohmios.
En otra variante del presente invento, la energía
termina si T_{M} excede de T_{S} un valor preseleccionado tal
como 10, 15 ó 20ºC.
En otra variante del presente invento, la energía
termina si la salida de potencia es mayor o igual a una potencia de
salida nominal y T_{M} disminuye una diferencia de temperaturas
crítica dentro de un período de muestreo. En variantes del presente
invento, la potencia de salida nominal es ajustada a un valor de
cómo mínimo 17 vatios, el período de muestreo es ajustado a un valor
de cómo mínimo 0,5 segundos; y la diferencia de temperaturas crítica
es de 2ºC.
En otra variante, el aparato de suministro de
energía es configurado para suministrar una cantidad de potencia de
hasta una potencia máxima. La potencia máxima puede ser de 10 a 40
vatios y preferentemente de15 a 20 vatios.
En otra variante del presente invento, el
suministro de energía termina si el promedio de T_{M} en una
ventana de tiempo excede de T_{S} una diferencia de temperaturas
fijada. La diferencia de temperaturas fijada puede ser de un valor
entre 1 y 10ºC ó 5ºC. La ventana de tiempo está entre 1 y 5 segundos
ó 2 segundos.
En otra variante del presente invento, el
suministro de energía termina si la temperatura media disminuye 10 ó
más ºC en un período de muestra tal como 1,0 segundos ó 0,2
segundos.
En otro procedimiento del presente invento el
algoritmo tiene una pluralidad de factores de ganancia variables y
dicho algoritmo es:
P_{i+1}= P_{i} + (G_{1}e_{i} +
G_{2}e_{i-1}+ G_{3}e_{i-2})
y G_{1}, G_{2} y G_{3} son dichos factores de ganancia
variable.
Se describirá ahora el invento en mayor detalle
con referencia a las diversas realizaciones ilustradas en los
dibujos que se acompañan:
la Fig. 1 es un diagrama de bloques de un ciclo
de realimentación del presente invento.
La Fig. 2A es una vista de una sección
transversal de un bronquio de tamaño medio en un paciente sano.
La Fig. 2B es una vista de una sección
transversal de un bronquiolo de un paciente sano.
La Fig. 3 es una vista de una sección transversal
del bronquio de la Fig. 2A que muestra la remodelación y
construcción que tienen lugar en un paciente de asma.
La Fig. 4 es una ilustración de los pulmones que
están siendo tratados con un dispositivo y controlador de acuerdo
con el presente invento.
La Fig. 5A es una ilustración de un dispositivo
de suministro de energía de acuerdo con el presente invento.
Las Figs. 5B-5D muestran una
vista parcial de un termopar unido a una pata de cesta de acuerdo
con el presente invento.
El presente invento incluye un controlador y un
aparato de suministro de energía para suministrar energía a las
paredes de las vías respiratorias de los pulmones. Entre otras
características, el controlador incluye un bucle de realimentación
que tiene un factor de ganancia variable como en del diagrama de la
Fig. 1. El sistema es útil para tratar el asma y diversos síntomas
de trastornos pulmonares obstructivos reversibles.
El presente invento es particularmente útil para
tratar tejido de pulmón. Es sorprendente en vista de la estructura
única y complicada del tejido de pulmón. En referencia primero a la
Fig. 2A y a la 2B, se muestra una sección transversal de dos vías
aéreas diferentes en un paciente sano. La vía respiratoria de la
Fig. 2A es un bronquio de tamaño medio que tiene un diámetro de vía
respiratoria D1 de aproximadamente 3 mm. La Fig. 2B muestra una
sección a través de un bronquiolo que tiene un diámetro de vía
respiratoria D2 de aproximadamente 1,5 mm. Cada vía respiratoria
incluye una superficie interna doblada o epitelio 10 rodeado por un
estroma 12 y tejido 14 de músculo liso. Las vías respiratorias
mayores que incluyen el bronquio mostrado en la Fig. 2A también
tiene glándulas 16 mucosas y un cartílago 18 que rodea el tejido 14
de músculo liso. Las fibras nerviosas 20 y los vasos sanguíneos 24
rodean la vía respiratoria. La vía respiratoria es por consiguiente
bastante diferente de otros tejidos tales como tejido de vaso
sanguíneo que no incluye tales pliegues, cartílago o glándulas
mucosas. Por el contrario, la Fig. 3 ilustra el bronquio de la Fig.
2A en la cual el músculo liso 14 tiene hipertrofia y con el espesor
aumentando haciendo que el diámetro de la vía respiratoria se
reduzca desde el diámetro D1 hasta un diámetro D3. Por
consiguiente, las vías respiratorias a ser tratadas con el
dispositivo del presente invento pueden ser de 1 mm de diámetro o
mayores, más preferentemente de 3 mm de diámetro o mayores.
La Fig. 4 es una ilustración de los pulmones que
están siendo tratados con un sistema 36 de acuerdo con el presente
invento. El sistema 36 incluye un controlador 32 y un dispositivo 30
de tratamiento de energía que puede ser un miembro alargado como se
describe más adelante. El dispositivo 30 también incluye una sección
distal expansible que puede estar situada en un lugar 34 de
tratamiento dentro de un pulmón u otro medio objetivo. Durante la
operación, el dispositivo es manipulado hasta el lugar 34 del
tratamiento. La energía RF, por ejemplo, es suministrada mediante
el dispositivo de suministro de energía y penetra en la superficie
del tejido de pulmón de tal manera que se afecta al tejido por
debajo de la capa epitelial así como en la superficie del tejido de
pulmón.
Como se ha indicado antes, el presente invento
incluye un controlador 32 y un dispositivo 30 mediante el cual
suministra energía al medio objetivo 34. Un dispositivo 30 del
presente invento debería ser de un tamaño para acceder a los
bronquios o bronquiolos del pulmón humano. El dispositivo puede ser
de un tamaño que ajuste dentro de los broncoscopios,
preferentemente, teniendo los broncoscopios un canal de trabajo de 2
mm o menos. El dispositivo puede también incluir un miembro de
accionamiento configurado para guiar el dispositivo hasta una
posición objetivo deseada. Por ejemplo, este miembro de
accionamiento puede desviar una punta distal del dispositivo en una
dirección deseada para navegar hasta un bronquio o bronquiolo
deseado
El aparato de suministro de energía 30 incluye
típicamente un cuerpo alargado que tiene una sección proximal y una
sección distal. La sección distal presenta una cesta expansible que
tiene una pluralidad de patas. Las patas pueden ser electrodos o
tener una región activa definida por una cubierta aislante que hace
contacto con el medio a ser tratado. Se extiende la cesta con un
mecanismo actuador que puede ser suministrado en un mango unido al
extremo proximal del cuerpo alargado.
El invento también incluye un elemento detector
de temperatura. Ejemplos de elementos detectores de temperatura
incluyen termopares, sensores infrarrojos, termistores, detectores
de temperatura de resistencia (RTDs), o cualquier otro aparato
capaz de detectar temperaturas o cambios de temperatura. El elemento
detector de temperatura está colocado preferentemente próximo al
miembro expansible.
La Fig. 5A es una vista parcial de una variante
del invento que tiene un termopar 137 situado en mitad de la
longitud de la pata de cesta 106. La Fig. 5B es una vista parcial
ampliada de un termopar 137 de la Fig. 5A que muestra los cables
139 acoplados de forma separada en una superficie vuelta hacia
dentro de la pata 106. Por consiguiente, la propia pata de cesta es
usada como parte de la unión de termopar en la cual se basa la
medición de temperatura. En otras palabras, la unión de termopar es
intrínseca a la pata de cesta. Esta configuración es preferente
porque proporciona una medida de temperatura precisa del tejido que
hace contacto con la pata 106 cerca de los cables de termopar. Por
el contrario, las configuraciones de termopar típicas consisten en
una unión de termopar excéntrica separada o extrínseca a la pata de
cesta. Creemos que las uniones de termopar que tienen una pata
separada o extrínseca a la cesta no miden la temperatura de forma
tan precisa en ciertas aplicaciones como uniones de termopares que
son intrínsecas a la pata de cesta.
Los cables 139 pueden estar colocados en otras
posiciones a lo largo de la pata 106 que incluye un borde 405. No es
deseable unir los cables 139 al borde 405, sin embargo, debido a su
superficie de unión relativamente pequeña.
La Fig. 5B también muestra la pata 106 de cesta
que tiene un material o un recubrimiento 410 aislante exterior. Los
contornos 415 del material aislante 410 definen una sección de pata
106 de electrodo, no aislada, que suministra energía a las paredes
de tejido. Preferentemente, el recubrimiento aislante 410 es un
recubrimiento de tubo termorretráctil o recubrimiento polímero. Sin
embargo, pueden usarse otros materiales aislantes.
Las Figs. 5C y 5D muestran otra variante del
presente invento que tiene cables 139 de lámina fina o cables de
termopar laminados. Los pares 139 de termopar están configurados
como láminas o capas que pueden ser, por ejemplo, láminas
prefabricadas o películas metalizadas. Los materiales adecuados para
los cables de termopar (listados en parejas) incluyen, pero no están
limitados a: Constantan y Cobre; Constantan y
Níquel-Cromo; Constantan y Hierro; y
Níquel-Aluminio y Níquel-Cromo. Se
prefiere el par de termopar de CHROMEL y ALUMEL (ambos son marcas
registradas por Hoskins Manufacturing). CHROMEL y ALUMEL es un par
de termopar estándar y se ha mostrado que es biocompatible y
resistente a la corrosión en nuestras aplicaciones. Los cables 139
de termopar pueden estar colocados de tal modo que cada cable se
acerque al centro de la pata de cesta desde un extremo opuesto de la
pata de cesta. Los cables 139 terminan entonces en uniones
eléctricas 450 y 460. Alternativamente, como se muestra en la
configuración de la Fig. 5D, ambos cables 139 de termopar pueden
discurrir desde el mismo extremo de la pata 106 de cesta.
Preferentemente, las capas aislantes 430 y 440
están dispuestas entre los cables 139 de película fina y la pata
106 de cesta. Las capas aislantes 430 y 440 separan eléctricamente
los cables 139 así como separan eléctricamente los cables respecto
de la pata 106. Las capas aislantes 430 y 440 limitan la unión de
termopar a las uniones eléctricas 450 y 460, que están colocadas de
forma óptima en la región activa 420 de la pata 106 de cesta.
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El presente invento incluye un controlador que
controla la energía que va a ser suministrada a las vías
respiratorias por medio de un dispositivo de transferencia de
energía. El controlador incluye como mínimo una de las
características novedosas descritas a continuación y puede también
incorporar características en controladores de energía RF conocidos.
Un ejemplo del generador RF que puede ser modificado de acuerdo con
el presente invento es el Generador FORCE^{TM} 2 fabricado por
Valleylab, en Boulder, Colorado, U.S.A. Otra técnica adecuada para
generar y controlar la energía RF es modular la salida RF de un
amplificador de potencia RF alimentándolo con una señal de control
adecuada.
El controlador y el suministro de energía está
configurado para suministrar suficiente energía para producir un
efecto deseado en el pulmón. El suministro de energía también puede
estar configurado para suministrar la energía durante una duración
suficiente tal que el efecto persista. Esto se logra mediante un
ajuste de tiempo que puede ser introducido por un usuario en la
memoria de la alimentación eléctrica.
El suministro de potencia o generador del
presente invento puede también emplear un número de algoritmos para
ajustar el suministro de energía, para compensar los fallos de
dispositivo (tal como una separación del termopar), para compensar
el uso inadecuado (tal como un contacto pobre de los electrodos), y
para compensar por la heterogeneidades del tejido que pueden afectar
al suministro de energía tal como, por ejemplo, vasos
subsuperficiales, vías respiratorias adyacentes, o variaciones en
tejido conector.
El suministro de potencia también puede incluir
circuitos para monitorizar los parámetros de transferencia de
energía: (por ejemplo, tensión, corriente, potencia, impedancia, así
como temperatura del elemento sensor de temperatura), y usar esta
información para controlar la cantidad de energía suministrada. En
el caso de suministro de energía RF, las frecuencias típicas de la
energía RF de la forma de onda de potencia RF son desde 300 a 1750
kHz con 300 a 500 kHz ó 450 a 475 preferentemente. El nivel de
potencia RF generalmente varía aproximadamente en el intervalo
0-30 W pero depende de un número de factores tales
como el tamaño de los electrodos. El controlador también puede
estar configurado para aplicar energía independientemente y
selectivamente a uno o más de los electrodos pata de cesta.
Un suministro de potencia también puede incluir
modos de control para entregar energía de forma segura y efectiva.
La energía puede ser entregada en un modo de bucle abierto
(manteniendo constante la potencia) por una duración de tiempo
específica. La energía también puede ser suministrada en modo de
control de temperatura, variando la potencia de salida para mantener
una cierta temperatura durante una duración de tiempo específica. En
el caso del suministro de energía RF vía electrodos RF, el
suministro de potencia también puede operar en modo de control de
impedancia.
En un modo de control de temperatura, el
suministro de potencia puede operar hasta un ajuste de 75ºC. Es
decir, la temperatura medida por el termopar puede alcanzar hasta
75ºC antes de que el suministro de energía se apague. La duración
puede ser suficientemente larga para producir el efecto deseado,
pero tan corta como sea posible para permitir el tratamiento de
todas las vías respiratorias objetivo deseadas dentro de un pulmón.
Por ejemplo, hasta 15 s es adecuado, y más preferentemente 8 a 12
segundos siendo preferente aproximadamente 10 segundos por
activación (mientras que el dispositivo es estacionario). Una
duración más corta con una temperatura más alta también producirá un
efecto agudo aceptable.
Nótese que diferentes construcciones de
dispositivo utilizan diferentes ajustes de parámetros para lograr
el efecto deseado. Por ejemplo, aunque los electrodos de RF directa
utilizan típicamente temperaturas de hasta 75ºC en modo de control
de temperatura, los electrodos calentados por resistencia pueden
utilizar temperaturas de hasta 90ºC.
También pueden suministrarse al tejido objetivo
ráfagas cortas o pulsos de energía RF. Los pulsos cortos o energía
RF calientan el tejido proximal mientras que el tejido más profundo,
que es primariamente calentado por conducción a través del tejido
proximal, se enfrían entre ráfagas de energía. Los pulsos cortos de
energía tienden, por tanto, a aislar el tratamiento al tejido
proximal.
La aplicación de pulsos cortos de energía RF
puede lograrse mediante la modulación de la forma de onda de
potencia RF mediante una forma de onda de modulación. Modular la
forma de onda de potencia RF puede realizarse a la vez que se emplea
cualquiera de los otros algoritmos de control discutidos aquí tanto
como para no ser exclusivos uno de otro. Por ejemplo, la energía RF
puede ser modulada mientras que se está en modo de control de
temperatura.
Ejemplos de formas de onda de modulación incluyen
pero no están limitadas a un tren de pulsos de ondas cuadradas,
sinusoidales, o cualquier otro tipo de forma de onda. En el caso de
modulación de onda cuadrada, la energía RF modulada puede
caracterizarse en términos de un ancho de pulso (el tiempo de un
pulso individual de energía RF) y un ciclo de trabajo (se aplica la
salida RF el porcentaje de tiempo). Un ciclo de trabajo adecuado
puede ser de hasta el 100%, lo que es esencialmente aplicar energía
RF sin modulación. Ciclos de trabajo de hasta el 80% o hasta el 50%
pueden también ser adecuados para limitar daños colaterales o para
localizar cómo afecta la energía aplicada.
Como se ha indicado antes, el presente invento
incluye controladores que tienen diversos algoritmos. Los algoritmos
pueden estar basados en analógicos y en digitales. Una realización
preferente es un controlador de tres parámetros, o un controlador
Proporcional-Integral-Derivada (PID)
que emplea el siguiente algoritmo: P_{i+1=} P_{i} +
G(\alphae _{i}+ \betae _{i-1} +
\gammae _{i-2}) en el que P_{i+1} es un punto
de ajuste, P_{i} es un punto de configuración anterior \alpha,
\beta y \gamma son valores preestablecidos, G es un factor de
ganancia variable y e_{i}, e _{i-1} e
_{i-2} corresponden a un error en el paso de
tiempo actual, error en un paso anterior y error dos pasos
anteriores en los que el error es la diferencia entre la temperatura
preestablecida y una temperatura medida.
Hemos encontrado que usando un factor de ganancia
variable (G) para controlar de forma adaptativa el suministro de
energía RF, el sistema del presente invento puede tratar un amplio
rango de tipos de tejido incluyendo bronquios de tejido pulmonar,
bronquiolos y otros pasos de vías respiratorias. El factor de
ganancia variable escala los coeficientes (alfa, beta y gama; cada
función de los tres parámetros PID) basándose en, por ejemplo, la
respuesta en temperatura a la entrada de energía durante el aumento
en rampa de la temperatura inicial.
Aquí se presentan parámetros PID de ejemplo,
expresados en el espacio
alfa-beta-gama, para un dispositivo
de suministro de energía y controlador del presente invento. Estos
ajustes y tiempos están basados en las pruebas en diversos tejidos
de pulmón animal usando un aparato de suministro de energía como el
descrito antes. En primer lugar, el factor de ganancia preferente
varía y es reajustado a de 0,1 a 2 y más preferentemente a 0,5
segundos después de que el suministro de energía haya comenzado.
Preferentemente, el factor de ganancia es reajustado a 0,9 a 1,0 y
preferentemente a 0,9 si hay un aumento de temperatura en ºC por
julio menor o igual de 2,5; G es reajustado a entre 0,4 a 0,5 y
preferentemente a 0,5 si hay un aumento de temperatura en ºC por
julio entre 2,5 y 5,0; G es reajustado a entre 0,2 y 0,3 y
preferentemente a 0,2 si hay un aumento de temperatura en ºC por
julio igual a 5,0 a 7,5; y G es reajustado a 0,1 a 0,2 y
preferentemente a 0,1 si hay un aumento de temperatura en ºC por
julio mayor de 7,5. También hemos encontrado que un valor adecuado
para \alpha es desde 1 a 2; para \beta es desde -1 a -2; y para
\gamma es desde -0,5 a 0,5. Más preferentemente \alpha, \beta,
\gamma son 1,6, -1,6 y 0,0 respectivamente.
También es posible cambiar los pesos relativos de
alfa, beta y gama dependiendo de la respuesta de temperatura
monitorizada que hay en cada PID o espacio de coordenadas
Alfa-Beta-Gama justo después de
escalar los coeficientes
alfa-beta-gama con un factor de
ganancia variable. Esto se puede hacer ajustando individualmente
cualquiera de todos los coeficientes alfa, beta o gama.
En otra variante del presente invento, el
algoritmo PID es P_{i+1=} P_{i} + G(\alphae_{i} +
\betae _{i-1} + \gammae
_{i-2}) y G_{1}, G_{2} y G_{3} son factores
de ganancia variable cada uno de ellos. El invento incluye
configurar el controlador de tal manera que G_{1}, G_{2} y
G_{3} son reajustados a 0,90 a 2,00, -0,90 a -2,00 y 0,5 a -0,5
respectivamente si hay un aumento de temperatura en ºC por julio
menor o igual de 2,5; a 0,40 a 1,00, -4,00 a -1.00 y 0,25 a -0,25
respectivamente si hay un aumento de temperatura en ºC por julio
entre 2,5 y 5,0; a 0,20 a 0,60, -0,20 a -0,60 y a 0,15 a -0,15
respectivamente si hay un aumento de temperatura en ºC por julio
igual a 5,0 a 7,5; y a 0,10 a 0,40, -0,1 a -0,4 y 0,1 a -0,1
respectivamente si hay un aumento de temperatura mayor de 7,5. Cada
uno de los factores de ganancia variable puede ser igual a un
producto de como mínimo un valor preestablecido y como mínimo un
valor variable.
También es posible emplear un algoritmo que se
adapte continuamente a las señales más que a unos pasos, intervalos
o períodos de muestra discretos. El algoritmo tiene en cuenta
diversas variables tras lo cual la respuesta en temperatura
observada depende incluyendo, por ejemplo, de: la temperatura
inicial, la historia de tiempos de suministro de energía, y la
cantidad de energía requerida para mantener la temperatura del punto
de ajuste. Un algoritmo PID análogo a modo de ejemplo es u= K_{p}e
+ K_{I} \intedt +K_{D}(de/dt) en el que u es una señal
a ser ajustada tal como, por ejemplo, una corriente, una diferencia
de tensión, o una potencia de salida que da como resultado el
suministro de energía desde el electrodo a la pared de las vías
respiratorias. K_{P}, K_{I} y K_{D} son valores
preestablecidos o variables que son multiplicados por el término de
error propio en que e(t) es la diferencia entre una variable
preestablecida y una variable de procedimiento variable tal como la
temperatura en el tiempo (t). La ecuación anterior es adecuada para
controladores del tipo continuo y/o analógico.
Además de los modos de control antes
especificados, el suministro de potencia puede incluir algoritmos de
control para limitar el daño térmico excesivo en el tejido de las
vías respiratorias. Puede limitarse el daño terminando o apagando
la energía que está siendo suministrada al medio objetivo. Los
algoritmos pueden estar basados en la expectativa de que la
temperatura del tejido leída por el sensor responderá a la
aplicación de energía. La respuesta de la temperatura, por ejemplo,
puede ser un cambio de temperatura en un tiempo especificado o la
velocidad de cambio de la temperatura. La respuesta de temperatura
esperada puede ser predicha como función de la temperatura leída
inicialmente por el sensor, los datos de temperatura para un nivel
de potencia específico como función del tiempo, o cualesquiera
otras variables encontradas que afecten a las propiedades del
tejido. La respuesta de temperatura esperada puede ser por tanto
usada como parámetro en un algoritmo de seguridad del suministro de
potencia. Por ejemplo, si la respuesta de temperatura medida no está
dentro de un intervalo predefinido de la respuesta de temperatura
esperada, el suministro de potencia se apagará automáticamente.
\newpage
Pueden emplearse también otros algoritmos de
control. Por ejemplo, puede emplearse un algoritmo para apagar el
suministro de energía si la temperatura leída por el sensor no sube
un cierto número de grados en una cantidad de tiempo preespecificada
después de que el suministro de energía comience. Preferentemente,
si la temperatura leída por el sensor no aumenta más de
aproximadamente 10ºC en aproximadamente 3 segundos, el suministro de
potencia es apagado. Más preferentemente, si la temperatura leída
por el sensor no aumenta más de aproximadamente 10ºC en
aproximadamente 1 segundo, el suministro de potencia es apagado.
Otro modo de detener el suministro de energía
incluye apagar un suministro de potencia si la rampa de temperatura
no está dentro de un rango predefinido en cualquier momento durante
el suministro de energía. Por ejemplo, si la velocidad medida del
cambio de temperatura no alcanza un valor predeterminado, el
suministro de potencia detendrá el suministro de energía RF. Los
valores predefinidos están predeterminados y están basados en datos
empíricos. Generalmente, los valores predefinidos están basados en
la duración del tiempo que la energía RF es suministrada y el nivel
de potencia aplicado. Una tasa adecuada predefinida de cambio de
temperatura para detener el suministro de energía es desde
8ºC/segundo hasta 15ºC/segundo en los primeros 5 segundos
(preferentemente en los primeros 2 segundos) del comienzo del
suministro de energía.
Otros algoritmos incluyen apagar un suministro de
potencia si se supera un ajuste de temperatura máxima o apagando un
suministro de potencia si la temperatura leída por el sensor cambia
repentinamente, tal cambio incluye una caída o un aumento, este
cambio puede indicar fallo del elemento sensor de temperatura. Por
ejemplo, el generador o suministro de potencia puede ser programado
para apagarse si la temperatura leída por el sensor disminuye en más
de aproximadamente 10ºC en aproximadamente 0,1 hasta 1 segundo y más
preferentemente en aproximadamente 0,2 segundos.
En otra configuración, la potencia es
interrumpida cuando la temperatura medida excede de una temperatura
preseleccionada o excede una cantidad preseleccionada del punto de
temperatura fijado. Por ejemplo, cuando el punto fijado es superado
en 5ºC a 20ºC, más preferentemente 15ºC, la potencia concluirá.
En otra configuración, la potencia es concluida
cuando la temperatura medida (promediada en un ventana de tiempo)
excede a una temperatura preseleccionada. Por ejemplo, la potencia
puede ser concluida cuando la temperatura medida (promediada de de 1
a 5 segundos y preferiblemente en 2 segundos) excede la temperatura
prefijada en una cantidad predeterminada. La cantidad predeterminada
es generalmente de 1ºC a 10ºC y preferentemente de aproximadamente
5ºC. Las temperaturas preestablecidas adecuadas son de 60º a 80ºC y
más preferentemente de aproximadamente 65ºC. Por consiguiente, en
una configuración a modo de ejemplo, la potencia es detenida cuando
la temperatura medida (promediada en 2 segundos) excede de 70ºC.
En otra configuración, la potencia es concluida
cuando la cantidad de energía suministrada excede de una cantidad
máxima. Una cantidad máxima adecuada es 120 julios para un aparato
de suministro de energía que suministra energía a las vías
respiratorias de los pulmones.
En otra configuración, se apaga la potencia
dependiendo de la medida de impedancia. La impedancia es
monitorizada a través de un área tratada de tejido dentro del
pulmón. La impedancia también puede ser monitorizada en más de un
sitio dentro de los pulmones. La medida de impedancia puede ser,
aunque no necesariamente, realizada por los mismos electrodos usados
para suministrar el tratamiento de energía al tejido. La impedancia
puede ser medida como se conoce en la técnica. Por consiguiente, en
una variante del presente invento, la potencia es ajustada o apagada
cuando la impedancia medida cae por debajo de un valor de impedancia
prefijado. Cuando se usa el dispositivo de suministro de energía
del presente invento para tratar vías respiratorias, un intervalo
adecuado para el valor de impedancia prefijado es desde 40 a 60
ohmios y más preferentemente aproximadamente de 50 ohmios.
En otra variante, el aparato de suministro de
energía es configurado para entregar una cantidad de potencia de
hasta una potencia máxima. La potencia máxima puede ser desde 10 a
40 vatios y preferentemente de 15 a 20 vatios.
En otra configuración más, el suministro de
energía está configurado para apagarse si la potencia suministrada
excede de una potencia máxima y la temperatura medida cae por debajo
de una diferencia de temperaturas crítica dentro de un período de
muestra de tiempo. Una potencia máxima adecuada es desde 15 a 20
vatios y preferentemente de aproximadamente 17 vatios. El período de
muestra de tiempo generalmente varía desde 0,1 a 1,0 segundos y
preferentemente es de aproximadamente 0,5 segundos. Un intervalo de
temperatura adecuado para la diferencia de temperaturas crítica es
de aproximadamente 2ºC.
Debe entenderse que puede combinarse cualquiera
de los algoritmos anteriores y configuraciones de apagado en un
único controlador. Sin embargo, no pueden combinarse algoritmos que
tengan funciones mutuamente excluyentes.
Aunque la fuente de energía o generador incluye
preferentemente o emplea un microprocesador, el invento no está
limitado de este modo. Pueden emplearse otros medios conocidos en la
técnica. Por ejemplo, el generador puede estar conectado
permanentemente para hacer correr uno o más de los algoritmos antes
discutidos.
El controlador es preferentemente programable y
configurado para recibir y manipular otras señales que las de los
ejemplos antes dados. Por ejemplo, otros sensores útiles pueden
proporcionar señales de entrada al procesador para ser usadas en
determinar la salida de potencia para el siguiente paso. El
tratamiento de una vía aérea también puede implicar colocar un
sistema de visualización tal como un endoscopio o broncoscopio
dentro de las vías respiratorias. El dispositivo de tratamiento es
después insertado a través de o al lado del broncoscopio o
endoscopio a la vez que se visualizan las vías respiratorias.
Alternativamente, el sistema de visualización puede ser construido
directamente dentro del dispositivo de tratamiento usando imágenes
de fibra óptica y lentes o un CCD y lentes dispuestas en la porción
distal del dispositivo de tratamiento. El dispositivo de tratamiento
puede también ser colocado usando visualización radiográfica tal
como fluoroscopia u otros medios de visualización externos.
Un sistema para tratar vías respiratorias de
acuerdo con el presente invento fue construido y probado in
vivo en dos dientes caninos. El sistema incluía un aparato de
suministro de energía que tiene una cesta distal. La cesta incluía
patas de electrodo y un sensor de temperatura montado en una de las
patas. El sistema también incluía un generador programado para medir
el cambio de temperatura por unidad de energía durante el primer
medio segundo del tratamiento. Se ajustaba un factor de ganancia PID
dependiendo de la respuesta del tejido medida. Es decir, el factor
de ganancia fue ajustado basándose en la salida del cambio de
temperatura por julio durante el primer medio segundo. En general,
esto corresponde a una mayor ganancia para tejido de menor respuesta
y menor ganancia para un tejido de mayor respuesta.
Después de tratar los sujetos de prueba con un
anestésico general, se entregó energía RF a regiones objetivo usando
un dispositivo de suministro de energía y un generador como los
descritos antes. En particular, se realizaron activaciones de
energía sobre todas las vías aéreas intraparenquimal disponibles de
tres milímetros o mayores en ambos pulmones. Se realizaron
trescientas sesenta y tres activaciones usando un ajuste de
temperatura de 65º en los dos animales (es decir, 180 activaciones
por animal). Adicionalmente, en veinte de las activaciones en cada
animal, el dispositivo de suministro de energía fue desplegado
deliberadamente de forma impropia para crear una condición de
"Stress":
En cada activación, la temperatura medida
alcanzaba y se estabilizaba a 65ºC o, en el caso de las 20
activaciones en condiciones de "stress", la energía se apagó
apropiadamente. Por consiguiente, el presente invento puede tratar
de formar exitosa tejido de pulmón con un ajuste de ganancia
variable y variados algoritmos de seguridad para mantener de forma
segura una temperatura preestablecida en el electrodo o la
superficie de tejido de pulmón. Este control de temperatura es
particularmente ventajoso cuando se tratan vías respiratorias de
pulmones para reducir los síntomas del asma.
Se ha descrito este invento y se han representado
realizaciones o ejemplos específicos del invento para llevar a un
entendimiento adecuado del invento. El uso de tales ejemplos no se
entiende que limite el invento de ningún modo.
Claims (53)
1. Un sistema (36) para suministrar energía a una
pared de vía respiratoria de un pulmón, que comprende:
un aparato (30) para suministrar energía que
comprende un miembro alargado flexible y una cesta expansible
distal, teniendo dicha cesta expansible como mínimo un electrodo
para transferir energía a dicha pared de vía respiratoria y como
mínimo un sensor de temperatura (137) para medir temperatura
(T_{M}) de dicha pared de vía respiratoria cuando la energía es
suministrada a dicha pared de vía respiratoria; y
un controlador (32) PID para determinar un nuevo
punto (P_{i+1}) de ajuste de potencia basado en un error (e) entre
una temperatura preestablecida (T_{S}) y dicha temperatura medida
(T_{M}), en el que dicho controlador PID aplica un algoritmo que
tiene un factor (G) de ganancia variable y dicho algoritmo es
P_{i+1=} P_{i} + G(\alphae_{i} + \betae
_{i-1} + \gammae_{i-2}) en el
que \alpha, \beta y \gamma son valores preestablecidos.
2. El sistema de la reivindicación 1, en el que
dicho controlador está configurado de tal modo que G es reajustado
a 0,1 a 2 segundos después de que haya comenzado el suministro de
energía.
3. El sistema de la reivindicación 2, en el que
dicho controlador está configurado de tal modo que G es reajustado
a 0,5 segundos después de que haya comenzado el suministro de
energía.
4. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicho controlador está
configurado de tal modo que G es reajustado a 0,9 a 1,0 si hay un
aumento de temperatura en ºC por julio menor o igual a 2,5.
5. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho controlador está
configurado de tal modo que G es reajustado a 0,4 a 0,5 si hay un
aumento de temperatura en ºC por julio de entre 2,5 a 5,0.
6. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho controlador está
configurado de tal modo que G es reajustado a 0,2 a 0,3 si hay un
aumento de temperatura en ºC por julio de entre 5,0 a 7,5.
7. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho controlador está
configurado de tal modo que G es reajustado a 0,1 a 0,2 si hay un
aumento de temperatura en ºC por julio mayor de 7,5.
8. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que \alpha es de 1 a 2.
9. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que \beta es de -1 a -2.
10. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que \gamma es de -0,5 a
0,5.
11. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que \alpha, \beta y \gamma son
1,6, -1,6 y 0,0 respectivamente.
12. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicho controlador está
configurado de tal modo que dicho suministro de energía es concluido
si dicha energía suministrada excede de una energía máxima.
13. El sistema de la reivindicación 12, en el que
dicha energía máxima es 120 julios.
14. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que dicho controlador está
configurado para suministrar energía durante un período de tiempo de
activación.
15. El sistema de la reivindicación 14, en el que
dicho controlador está configurado de tal manera que el período de
tiempo de activación es de hasta 15 segundos.
16. El sistema de la reivindicación 15, en el que
dicho controlador está configurado de tal modo que el período de
tiempo de activación es de 8 a 12 segundos.
17. El sistema de la reivindicación 16, en el que
dicho controlador está configurado de tal modo que el período de
tiempo de activación es de 10 segundos.
18. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicho controlador está
configurado de tal modo que T_{S} está ajustado a un valor entre
60º y 80º.
19. El sistema de la reivindicación 18 en el que
T_{S} está ajustado a 65ºC.
20. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que dicho controlador está
configurado para medir impedancia y dicho suministro de energía es
detenido cuando dicha impedancia cae por debajo de un valor de
impedancia preestablecido.
21. El sistema de la reivindicación 20, en el que
dicho valor de impedancia es de 40 a 60 ohmios.
22. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que dicho controlador está
configurado para detener dicho suministro de energía si dicha
T_{M} excede de T_{S} en un valor preseleccionado.
23. El sistema de la reivindicación 22, en el que
dicho valor preseleccionado es de 10ºC.
24. El sistema de la reivindicación 22, en el que
dicho valor preseleccionado es de 15ºC.
25. El sistema de la reivindicación 22, en el que
dicho valor preseleccionado es de 20ºC.
26. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que dicho controlador está
configurado para detener dicho suministro de energía si dicha
potencia de salida es mayor o igual a una potencia de salida nominal
y dicha T_{M} disminuye en una diferencia de temperatura crítica
dentro de un período de muestreo.
27. El sistema de la reivindicación 26, en el que
dicha potencia de salida nominal está ajustada a un valor de cómo
mínimo 17 vatios.
28. El sistema de la reivindicación 26 ó la
reivindicación 27, en el que dicho período de muestreo está fijado a
un valor de como mínimo 0,5 segundos.
29. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 26 a 28, en el que dicha diferencia de temperaturas
crítica es de 2ºC.
30. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que dicho controlador está
configurado para detener dicho suministro de energía si dicha
T_{M} promediada en una ventana de tiempo excede de T_{S} en una
diferencia de temperaturas fijada.
31. El sistema de la reivindicación 30, en el que
dicha diferencia de temperaturas fijada está entre 1 a 10ºC.
32. El sistema de la reivindicación 31, en el que
dicha diferencia de temperaturas fijada es de 5ºC.
33. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 30 a 32, en el que dicha ventana de tiempo está
entre 1 y 5 segundos.
34. El sistema de la reivindicación 33, en el que
dicha ventana de tiempo es de 2 segundos.
35. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que dicho controlador está
configurado para detener dicho suministro de energía si dicha
temperatura medida disminuye 10 ó más ºC en un período de
muestra.
36. El sistema de la reivindicación 35, en el que
dicho período de muestra es de 1,0 segundo.
37. El sistema de la reivindicación 35, en el que
dicho período de muestra es de 0,2 segundos.
38. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el factor de ganancia es
inicialmente igual a un valor entre 0,4 y 0,5.
39. Un sistema (36) para suministrar energía a
una pared de vía respiratoria de un pulmón, que comprende:
un aparato (30) de suministro de energía que
comprende un miembro alargado flexible y una cesta expansible,
teniendo dicha cesta expansible como mínimo un electrodo para
transferir energía a dicha pared de vía respiratoria y en como
mínimo un sensor de temperatura (137) para medir temperatura
(T_{M}) de dicha pared de vía respiratoria cuando la energía es
suministrada a dicha pared de vía respiratoria; y
un controlador PID (32) para determinar un nuevo
punto de ajuste de potencia (P_{i+1}) basado en un error (e)
entre una temperatura prefijada (T_{S}) y dicha temperatura medida
(T_{M}), en el que dicho controlador PID aplica un algoritmo que
tiene una pluralidad de factores de ganancia variable y dicho
algoritmo es P_{i+1=}P_{i} + (G_{1}e_{i} + G_{2}e
_{i-1} + G_{3}e_{i-2}) en el
que G_{1}, G_{2} y G_{3} son dichos factores de ganancia
variable.
40. El sistema de la reivindicación 39, en el que
dicho controlador está configurado de tal modo que dichos factores
de ganancia variable son repuestos a 0,1 a 2 segundos después de que
haya comenzado el suministro de energía.
41. El sistema de la reivindicación 40, en el que
dicho controlador está configurado de tal modo que dichos factores
de ganancia variable son repuestos 0,5 segundos después de que haya
comenzado el suministro de energía.
42. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 39 a 41, en el que dicho controlador está
configurado de tal modo que G_{1}, G_{2} y G_{3} son repuestos
a 0,90 a 2,00, -0,90 a -2,00 y 0,5 a -0,5, respectivamente, si hay
un aumento de temperatura en ºC por julio menor o igual que 2,5.
\newpage
43. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 39 a 41, en el que dicho controlador está
configurado de tal modo que G_{1}, G_{2} y G_{3} son repuestos
a 0,40 a 1,00, -0,40 a -1,00 y 0,25 a -0,25, respectivamente, si hay
un aumento de temperatura en ºC por julio entre 2,5 y 5,0.
44. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 39 a 41, en el que dicho controlador está
configurado de tal modo que G_{1}, G_{2} y G_{3} son repuestos
a 0,20 a 0,60, -0,20 a -0,60 y 0,15 a -0,15, respectivamente, si hay
un aumento de temperatura en ºC por julio igual a 5,0 a 7,5.
45. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 39 a 41, en el que dicho controlador está
configurado de tal manera que G_{1}, G_{2} y G_{3} son
repuestos a 0,10 a 0,40, -1,0 a -0,40 y 0,10 a -1,00,
respectivamente, si hay un aumento de temperatura en ºC por julio
mayor de 7,5.
46. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones 39 a 45, en el que cada uno de dichos factores de
ganancia variable es igual a un producto de como mínimo un valor
preestablecido y como mínimo un valor variable.
47. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el aparato de suministro de
energía está configurado para entregar una cantidad de potencia de
hasta una potencia máxima.
48. El sistema de la reivindicación 47, en el que
la potencia máxima es de 10 a 40 vatios.
49. El sistema de la reivindicación 48, en el que
la potencia máxima es de 15 a 20 vatios.
50. Un procedimiento para transferir energía a un
medio objetivo ex vivo usando un aparato (30) de suministro
de energía, teniendo dicho aparato de suministro un cuerpo alargado
flexible y una sección distal, en el que dicha sección distal
incluye una cesta expansible con al menos una región activa para
transferir energía a dicho medio objetivo, teniendo además dicho
aparato de suministro de energía un sensor de temperatura (137)
situado en dicha sección distal para medir una temperatura (T_{M})
de dicho medio objetivo, comprendiendo dicho procedimiento:
ajustar una temperatura preestablecida
(T_{S});
determinar un punto (P_{i}) de ajuste de
potencia para entregar energía desde dicha región activa a dicho
medio objetivo;
medir dicha temperatura (T_{M}) del medio
objetivo usando dicho sensor de temperatura; y
determinar un nuevo punto (P_{i+1}) de ajuste
de potencia basado en un error (e) entre dicha temperatura (T_{S})
preestablecida y dicha temperatura medida (T_{M}) usando un
algoritmo que tiene un factor de ganancia variable, en el que dicho
algoritmo es:
P_{i+1=} P_{i} + G(\alphae_{i} +
\betae _{i-1} + \gammae
_{i-2}) en el que \alpha, \beta y \gamma son
valores preestablecidos.
51. El procedimiento de la reivindicación 50, en
el que el aparato (30) de suministro de energía comprende el sistema
(36) de cualquiera de las reivindicaciones 1-38.
52. Un procedimiento para transferir energía a un
medio objetivo ex vivo usando un aparato (30) de suministro
de energía, teniendo dicho aparato de suministro de energía un
cuerpo alargado flexible y una sección distal, en el que dicha
sección distal incluye una cesta expansible con al menos una región
activa para transferir energía a dicho medio objetivo, teniendo
además dicho aparato de suministro de además un sensor (137) de
temperatura situado en dicha sección distal para medir una
temperatura (T_{M}) de dicho medio objetivo, comprendiendo dicho
procedimiento:
ajustar una temperatura preestablecida
(T_{S});
determinar un punto de ajuste de potencia
(P_{i}) para suministrar energía desde dicha región activa a dicho
medio objetivo;
medir dicha temperatura (T_{M}) de un medio
objetivo usando dicho sensor de temperatura; y
determinar un nuevo punto (P_{i+1}) de ajuste
de potencia basándose en un error (e) entre dicha temperatura
preestablecida (T_{S}) y dicha temperatura medida (T_{M}) usando
un algoritmo que tiene una pluralidad de factores de ganancia
variable, en el que dicho algoritmo es:
P_{i+1=} P_{i} + (G_{1}e_{i} +
G_{2}e_{i-1} + G_{3}e_{i-2})
y G_{1}, G_{2} y G_{3} son dichos factores de ganancia
variable.
53. El procedimiento de la reivindicación 52, en
el que dicho aparato (30) de suministro de energía comprende el
sistema (36) de cualquiera de las reivindicaciones
39-46.
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