ES2311219T3

ES2311219T3 - Procedimiento para controlar un sistema quirurgico basado en una carga sobre el extremo cortante de una pieza de mano.

Info

Publication number: ES2311219T3
Application number: ES05731434T
Authority: ES
Inventors: Mikhail Boukhny; Raphael Gordon; Michael Morgan; Ann Yadlowsky
Original assignee: Alcon Inc
Current assignee: Alcon Inc
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2005-03-21
Publication date: 2009-02-01
Anticipated expiration: 2025-03-21
Also published as: CA2559749C; EP1765190B1; WO2005092023A3; ATE402682T1; US20130211435A1; US20050261715A1; US9282989B2; PL1765190T3; BRPI0509131B1; US20050228425A1; US8403851B2; AU2005226683A1; US20100036406A1; CN101502460B; JP2007530146A; DE602005008605D1; CA2559749A1; WO2005092023A2; BRPI0509131B8; BRPI0509131A

Abstract

Procedimiento para controlar un sistema quirúrgico (100) presentando el sistema quirúrgico una pieza de mano ultrasónica (112), pieza de mano ultrasónica que dispone de una punta cortante (113) para cortar tejidos, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes: establecer (1200) un nivel umbral de potencia (1355); monitorizar (1210) una carga en la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica mediante la monitorización de la tensión y la intensidad eléctricas extraídas por la pieza de mano durante un intervalo (1110a) de potencia de detección diferente de cero (1352), transcurriendo el intervalo de potencia de detección entre intervalos de potencia de corte (1100a, 1100b); comparar (1230) la cantidad de potencia extraída por la pieza de mano y el nivel umbral de potencia; y ajustar (1240) una cantidad de potencia suministrada a la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica si la potencia extraída por la pieza de mano supera el nivel umbral de potencia.

Description

Procedimiento para controlar un sistema quirúrgico basado en una carga sobre el extremo cortante de una pieza de mano.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general al campo de la cirugía oftálmica y, más particularmente, a un procedimiento para controlar parámetros quirúrgicos de un sistema de facoemulsificación.

Antecedentes

El ojo humano funciona para proporcionar visión transmitiendo luz a través de una parte exterior transparente denominada córnea y enfocando la imagen por medio del cristalino en el interior de la retina. La calidad de la imagen enfocada depende de muchos factores, incluyendo el tamaño y la forma del ojo y la transparencia de la córnea y el cristalino. Cuando la edad o la enfermedad hacen que el cristalino se vuelva menos transparente, la visión se deteriora debido a que puede transmitirse poca luz a la retina. Esta deficiencia se conoce en medicina como catarata. Un tratamiento aceptado para las cataratas consiste en eliminar quirúrgicamente la catarata y sustituir el cristalino por una lente intraocular (IOL) artificial. En los Estados Unidos, la mayoría de cristalinos con cataratas se eliminan utilizando una técnica denominada facoemulsificación. Durante este procedimiento, se inserta una punta fina cortante en el cristalino enfermo y se hace vibrar ultrasónicamente. La punta cortante vibrante licúa o emulsifica el cristalino de modo que puede ser aspirado al exterior del ojo. Una vez eliminado, el cristalino enfermo se sustituye por una
IOL.

Un aparato ultrasónico quirúrgico adecuado para realizar un procedimiento oftálmico comprende una pieza de mano accionada ultrasónicamente, una punta cortante acoplada a la misma, una manga de irrigación y una consola de control electrónica. La pieza de mano está unido a la consola de control por un cable eléctrico o conector y tubos flexibles. Un cirujano controla la cantidad de potencia de ultrasonidos suministrada a la punta cortante de la pieza de mano y aplicada al tejido en cualquier momento determinado presionando un pedal para aumentar la potencia al máximo del ajuste de potencia de la consola. Los tubos flexibles suministran fluido de irrigación al ojo y aspiración del fluido de dicho ojo a través de la pieza de mano.

La parte operativa de la pieza de mano es una barra o brazo resonante hueco, centralmente ubicado, unido a un conjunto de cristales piezoeléctricos. Los cristales son controlados por la consola y, durante la facoemulsificación, suministran vibraciones ultrasónicas que accionan tanto el brazo como la punta de corte unida al mismo. El conjunto de cristales/brazo termina en una parte o morro de diámetro reducido en el extremo distal del cuerpo. El morro está fileteado en la parte exterior para aceptar la manga de irrigación. Similarmente, la superficie interior del brazo está fileteada en su extremo distal para recibir el fileteado externo de la punta cortante. La manga de irrigación también presenta una superficie interior fileteada que se enrosca en el fileteado externo del morro. La punta cortante se ajusta de modo que sólo se proyecta una longitud determinada después del extremo abierto de la manga de irrigación.

Durante la utilización, los extremos de la punta cortante y la manga de irrigación se insertan en una pequeña incisión de un ancho predeterminado en la córnea, la esclerótica u otra ubicación. Mediante el brazo ultrasónico accionado por cristales, una punta cortante conocida se hace vibrar ultrasónicamente a lo largo de su eje longitudinal, dentro de la manga de irrigación, emulsificando el tejido seleccionado in situ. La superficie interior hueca de la punta cortante comunica con la superficie interior del brazo que a su vez comunica con el conducto de aspiración desde la pieza de mano a la consola. Otras puntas cortantes adecuadas comprenden elementos piezoeléctricos que producen oscilaciones tanto longitudinales como de torsión. Se describe un ejemplo de punta cortante de esta clase en la patente US nº 6.402.769 (Boukhny).

Una presión reducida de la fuente de vacío en la consola arrastra o aspira el tejido emulsificado desde el ojo a través del extremo abierto de la punta cortante, las superficies interiores de la punta cortante y el brazo y el conducto de aspiración, hasta el interior de un dispositivo de recogida. Se ayuda a la aspiración de tejido emulsificado con una solución salina u otro líquido de irrigación que se inyecta en el punto quirúrgico a través del espacio anular entre la superficie interior de la manga de irrigación y la punta cortante.

Una técnica quirúrgica conocida consiste en efectuar la incisión en la cámara interior del ojo lo más pequeña posible, para reducir el riesgo de inducir astigmatismo. Estas pequeñas incisiones producen heridas que aprietan fuertemente la manga de irrigación contra la punta vibrante. La fricción entre la manga de irrigación y la punta vibrante genera calor. El riesgo de recalentamiento de la punta y quemadura del tejido se reduce mediante el efecto refrigerante del fluido aspirado que fluye por el interior de la punta.

Cuando la punta se ocluye u obtura con tejido emulsificado, el flujo de aspiración puede reducirse o eliminarse, permitiendo que la punta se caliente y reduciendo la refrigeración, con el resultado de un incremento de la temperatura, pudiendo quemarse el tejido incisional. Además, durante la oclusión puede generarse un vacío mayor en el tubo de aspiración, de modo que cuando eventualmente se rompe la oclusión puede succionarse rápidamente del ojo una gran cantidad de fluido, lo cual podría producir un colapso del globo ocular o dañar el ojo de otro modo.

Aparatos conocidos han utilizado sensores que detectan aumentos grandes del vacío de aspiración y detectan oclusiones basándose en un nivel de vacío de aspiración predeterminado particular. Basándose en esta oclusión detectada, puede reducirse la potencia de la pieza de mano y/o incrementar los flujos de aspiración e irrigación. Ver las patentes US nº 5.591.127, nº 5.700.240 y nº 5.766.146 (Barwick, Jr. et al.). No obstante, estos aparatos utilizan un nivel de vacío de aspiración fijo para provocar una respuesta del sistema. El nivel fijo es un umbral basado en un porcentaje fijo del límite superior de vacío seleccionado. No obstante, la utilización y eficacia de tales sistemas son limitados, ya que no responden hasta que se alcanza el nivel de vacío de aspiración preajustado. La patente US nº 6.179.808 de Boukhny et al. describe un sistema que reduce la amplitud de señal y/o ciclo de servicio cuando la temperatura supera un límite predeterminado, calculado basándose en el flujo de irrigación medido o estimado.

Por lo tanto, los sistemas de detección de oclusiones pueden mejorarse, ya que, en la realidad, los niveles de vacío de aspiración pueden variar a lo largo de un corto período de tiempo durante las diferentes fases de una oclusión. Ajustar este límite de vacío a un valor excesivamente bajo puede hacer que el sistema cambie sus parámetros operativos prematuramente y mantenga estos parámetros después de haberse disuelto la oclusión. Ajustar el límite a un valor excesivamente alto puede hacer que el sistema cambie sus ajustes demasiado cerca de la ocurrencia real de la oclusión, y vuelva a los ajustes normales antes de disolver la oclusión. Además, la eficacia de corte se maximiza cuando la punta cortante está ocluida, de modo que incrementar la potencia al detectar la condición de ocluida maximiza la eficacia de corte, pero incrementa el riesgo de recalentamiento del tejido que rodea la punta.

Además, durante la cirugía, hay veces que la punta está presionando contra el cristalino para emulsificar su tejido y hay veces que la punta no está en contacto con el cristalino. No obstante, la potencia ultrasónica permanece conectada hasta que el cirujano suelta el pedal, incluso mientras se aspira el material del cristalino, el cirujano aparta la punta del cristalino o el cristalino se desplaza de la punta. La eficacia de la cirugía disminuye y la potencia desperdiciada puede causar un calentamiento innecesario de la punta, que puede incrementar la probabilidad de una quemadura no deseable del tejido incisional.

El documento WO 03/043550 da a conocer un procedimiento para controlar un sistema quirúrgico que presenta una pieza de mano ultrasónica con una punta cortante. Se determina un umbral del nivel de potencia, la carga de la punta cortante se controla monitorizando la tensión eléctrica y la corriente extraídas por la pieza de mano, se compara la cantidad de potencia extraída por la pieza de mano y el nivel umbral de potencia y, si la potencia extraída por la pieza de mano supera el nivel umbral de potencia, se ajusta una cantidad de potencia suministrada a la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica.

Por lo tanto, sigue existiendo una necesidad de un sistema de detección de oclusiones que detecte con mayor exactitud la ocurrencia y la eliminación de una oclusión en un sistema de aspiración quirúrgica. Esta información puede ser utilizada por el sistema de control para ajustar la potencia correspondientemente, es decir, incrementando la potencia durante una oclusión para mejorar la eficacia de corte de la punta de ultrasonidos y/o reduciendo la potencia cuando la temperatura relativa alcanza un umbral predeterminado, para evitar el calentamiento excesivo. La eficacia de corte puede incrementarse adicionalmente añadiendo un sistema de detección de carga que detecta cuándo la punta ya no está en contacto con el material del cristalino y ajusta la potencia automáticamente.

El procedimiento de la reivindicación 1 ofrece una solución a estos inconvenientes

Breve descripción de los dibujos

Se hará referencia ahora a los dibujos, en los que los mismos números de referencia representan las partes correspondientes en todos ellos, y en los que:

la figura 1 es una vista en perspectiva de un ejemplo de sistema quirúrgico que puede utilizarse con diversas formas de realización;

la figura 2 es un diagrama de bloques que muestra componentes de un sistema quirúrgico;

las figuras 3A-B representan ejemplos de piezas de mano ultrasónicas que pueden utilizarse con diversas formas de realización;

la figura 4 es un diagrama de flujo que representa una forma de realización de un procedimiento de ajuste de la potencia suministrada a la pieza de mano basado en un modelo y una velocidad de cambio de uno o más parámetros operativos;

la figura 5 representa las fases de oclusión que pueden utilizarse con las formas de realización de la presente invención;

la figura 6 representa modelos de vacío de aspiración y presión de irrigación en las diferentes fases de la oclusión de la figura 5;

la figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra una forma de realización de un procedimiento para ajustar la potencia para evitar el recalentamiento de una punta transductora;

la figura 8 es un diagrama de flujo más detallado de una implementación de la forma de realización de la figura 7;

las figuras 9a-9b representan ejemplos de impulsos del modo de ráfagas que presentan amplitudes constantes y tiempos de inactividad diferentes, y tiempos de inactividad diferentes controlados por depresión del pedal;

la figura 10 representa ejemplos de impulsos del modo de impulsos que presentan ciclos de servicio diferentes y ciclos de servicio controlados por depresión del pedal;

la figura 11 representa niveles de potencia de detección distintos de cero entre impulsos de corte según una forma de realización;

la figura 12 es un diagrama de flujo que representa un procedimiento para ajustar la potencia basado en cálculos de potencia, umbral y sensibilidad;

la figura 13 es un esquema de un sistema de suministro de potencia que puede utilizarse con una forma de realización;

la figura 14 representa niveles de potencia de detección diferentes de cero que presentan duraciones más cortas que las duraciones del nivel de potencia de detección de la figura 11 según otra forma de realización;

la figura 15 representa niveles de potencia de detección diferentes de cero entre niveles de corte, que presentan una duración que varía a lo largo del tiempo, según otra forma de realización;

la figura 16 representa impulsos de potencia de detección diferentes de cero separados entre impulsos de corte y potencia cero entre los impulsos de corte y de potencia de detección según otra forma de realización;

la figura 17 representa impulsos de potencia de detección separados entre impulsos de corte y la duración de los impulsos de potencia de detección mostrada en la figura 16 según otra forma de realización;

la figura 18 representa impulsos de potencia de detección que presentan duraciones que varían a lo largo del tiempo según otra forma de realización;

la figura 19 presenta impulsos de potencia de detección diferentes de cero inmediatamente antes de impulsos de corte según otra forma de realización;

la figura 20 representa impulsos de potencia de detección diferentes de cero inmediatamente después de impulsos de corte según otra forma de realización;

la figura 21 representa impulsos de potencia de detección separados entre impulsos de corte y mediciones de potencia de detección efectuadas basándose en un impulso de potencia de detección que decae según otra forma de realización;

la figura 22 representa mediciones tomadas con respecto a un impulso de potencia de detección que decae más lentamente;

la figura 23 representa mediciones tomadas con respecto a un impulso de potencia de detección que decae más rápidamente; y

la figura 24 representa mediciones de potencia de detección tomadas con respecto a la velocidad de decadencia de un impulso de corte después de la conmutación del impulso de corte de un nivel alto a un nivel bajo según otra forma de realización.

Descripción detallada de la invención

La presente memoria describe formas de realización de un procedimiento para controlar un sistema quirúrgico para utilización, por ejemplo, en cirugía de facoemulsificación. Las formas de realización disponen un sistema quirúrgico capaz de detectar fases de un evento quirúrgico tal como una oclusión, es decir, la aparición de una oclusión, una condición de preoclusión, una oclusión total y la eliminación de la oclusión, detectando cambios en los niveles de presión del sistema de aspiración, del sistema de irrigación o de una combinación de los mismos. Monitorizando el modo en que varían los niveles de presión del vacío de aspiración o de la irrigación, puede detectarse exactamente la aparición de una oclusión. Una vez detectada una oclusión, el sistema quirúrgico puede programarse para incrementar la potencia disponible para la pieza de mano, ya sea incrementando la carrera de la punta, ya sea incrementando el ciclo de servicio de la potencia de ultrasonidos pulsada.

Para ayudar a evitar el recalentamiento de la punta, el sistema quirúrgico monitoriza el caudal del flujo de irrigación y reduce automáticamente la potencia de la pieza de mano si se prevé una situación de recalentamiento. Alternativamente, o adicionalmente, puede monitorizarse la cantidad de potencia extraída por la pieza de mano, que indica la carga de corte en la punta. Esta información puede utilizarse para ajustar automáticamente la potencia o la carrera (desplazamiento) de la punta para compensar las variaciones de carga de la misma. En la siguiente descripción se consideran conjuntamente los dibujos acompañantes, que muestran a título ilustrativo, pero no limitativo, formas específicas que pueden utilizarse.

Pueden implementarse formas de realización en sistemas quirúrgicos o consolas comercialmente disponibles mediante controles de software y hardware adecuados. En la figura 1 se ilustra de forma general un sistema adecuado 100 que representa el INFINITI® Vision System disponible en Alcon Laboratories, Inc., 6201 South Freeway, Q-148, Fort Worth, Texas 76134.

La figura 2 ilustra, con mayor detalle, un ejemplo de sistema de control 100. El sistema de control 100 se utiliza para operar una pieza de mano ultrasónica 112 y comprende una consola de control 114, que presenta un módulo de control o CPU 116, una bomba peristáltica o de vacío para aspiración 118, un suministro de potencia eléctrica para la pieza de mano 120, un sensor de presión de irrigación (``IPS) 122 y una válvula 124. La consola 114 puede ser cualquier consola de control quirúrgico comercialmente disponible, por ejemplo el sistema quirúrgico ACCURUS®, también disponible en Alcon Laboratories, Inc. Aunque se representa un sensor de presión de irrigación, los expertos en la materia reconocerán que en lugar de un sensor de presión también puede utilizarse un sensor de caudal.

Pueden utilizarse diversas piezas de mano ultrasónicas 112 y puntas cortantes, incluyendo, aunque sin carácter limitativo, las piezas de mano y puntas cortantes descritas en las patentes US nº 3.589.363, nº 4.223.676, nº 4.246.902, nº 4.493.694, nº 4.515.583, nº 4.589.415, nº 4.609.368, nº 4.869.715, nº 4.922.902, nº 4.989.583, nº 5.154.694 y nº 5.359.996. En la figura 3A-B se representan piezas de mano de ejemplo a título explicativo y no limitativo.

Con referencia de nuevo a la figura 2, la CPU 116 puede ser cualquier microprocesador, microcontrolador, ordenador o controlador lógico digital. La bomba 118 puede ser una bomba peristáltica, una bomba de diafragma, una bomba Venturi u otra bomba adecuada. La alimentación de potencia 120 puede ser cualquier accionador de ultrasonidos adecuado, por ejemplo el incorporado en el sistema quirúrgico ACCURUS®, también disponible en Alcon Laboratories, Inc. La válvula 124 puede ser cualquier válvula adecuada, por ejemplo una válvula pinch activada por solenoide. El fluido de infusión o irrigación, por ejemplo una solución salina que puede ser suministrada por una fuente de solución salina 126, puede ser cualquier solución de irrigación disponible comercialmente suministrada en botellas o bolsas.

Durante la utilización, el sensor de presión de irrigación 122 se encuentra conectado a la pieza de mano 112 y la fuente de fluido de infusión 126 a través de los conductos 130, 132 y 134. El sensor de presión de irrigación 122 mide la presión del fluido de irrigación desde la fuente 126 a la pieza de mano 112 y suministra esta información a la CPU 116 a través del cable 136. Los datos de presión del fluido de irrigación pueden ser utilizados por la CPU 116 para controlarlos parámetros operativos de la consola 114 utilizando comandos de software. Por ejemplo, la CPU 116, a través de un cable 140, puede variar la salida de alimentación de potencia 120 enviada a la pieza de mano 112 y a la punta 113 a través de un cable de alimentación eléctrica 142. La CPU 116 también puede utilizar datos suministrados por el sensor de presión de irrigación 122 para variar el funcionamiento de la bomba 118 a través de un cable 144. La bomba 118 aspira fluido de la pieza 112 manual a través de un conducto 146 y al interior de un depósito de recogida 128 a través de la línea 148. La CPU 116 también puede utilizar datos suministrados por el sensor de presión de irrigación 122 y la salida de alimentación de potencia 120 aplicada para proveer sonidos audibles al usuario. Pueden encontrarse detalles adicionales referentes a tales sistemas quirúrgicos en las patentes US nº 6.179.808 (Boukhny et al.) y nº 6.261.283 (Morgan et al.).

En una forma de realización, la consola 114 puede controlar la cantidad de potencia suministrada a la pieza de mano 112 basándose en la fase de un evento de oclusión. Más particularmente, se realizan ajustes de alimentación de potencia basándose en los cambios de un nivel de vacío de aspiración, un nivel de presión de irrigación o ambos niveles de vacío de aspiración y de presión de irrigación. El cambio puede consistir, por ejemplo, en una velocidad de cambio del incremento o decremento del vacío de aspiración y/o de la presión de irrigación.

Pueden realizarse ajustes en la cantidad de potencia suministrada a la pieza de mano en la forma representada en la figura 4. Inicialmente, en la etapa 400, se detecta un patrón de un parámetro operativo quirúrgico durante una oclusión u otro evento quirúrgico, a lo largo de un período de tiempo. El parámetro operativo puede ser, por ejemplo, el vacío de aspiración y/o la presión de irrigación. También pueden detectarse los dos parámetros, no obstante, se hará referencia fundamentalmente a un único parámetro operativo con fines explicativos, no limitativos. En la etapa 410, pueden determinarse o calcularse los valores y/o la velocidad de cambio del parámetro operativo. Basándose en este cálculo, se determina una fase de una oclusión. En la etapa 430, puede ajustarse, en caso necesario, la cantidad de potencia suministrada a la punta cortante o a la pieza de mano 112, basándose en la fase de oclusión.

Más específicamente, se ha determinado que los niveles de vacío de aspiración y de presión de irrigación siguen un patrón detectable antes, durante y después de una oclusión. Este patrón puede utilizarse para identificar una fase de una oclusión y ajustar correspondientemente la potencia de alimentación suministrada a la pieza de mano 112.

Como muestra la figura 5, un evento de oclusión corriente presenta las fases siguientes: aparición de la oclusión 500; preoclusión 510, oclusión total 520; eliminación de la oclusión 530 y recuperación 540. El término "aparición" se utiliza generalmente para referirse a las fases muy iniciales o preliminares de una oclusión y el término "preoclusión" se utiliza generalmente para designar el período de tiempo siguiente a la aparición de la oclusión y precedente a la oclusión total. Dicho de otro modo, "aparición" se utiliza generalmente para referirse al inicio del desarrollo de una oclusión y "preoclusión" se utiliza generalmente para referirse a la fase en la cual una oclusión está madurando para convertirse en una oclusión total.

\global\parskip0.900000\baselineskip

La figura 6 representa con mayor detalle patrones de vacío de aspiración y de presión de irrigación detectados. Para cada fase se representa el vacío de aspiración en (mmHG) a lo largo del tiempo (t) y la presión de un fluido de irrigación o solución salina se representa en (cm H_{2}O) a lo largo del mismo tiempo (t). Estas fases se describen con mayor detalle más adelante.

Como puede apreciarse en la figura 6, un evento o condición de aparición de una inclusión 500 se caracteriza por un rápido incremento 610 del vacío de aspiración y un rápido incremento 615 de la presión de irrigación desde un estado de no oclusión durante el cual las presiones de vacío e irrigación permanecían relativamente estables o constantes (600 y 605). Dicho de otro modo, las velocidades a las cuales se incrementaban las presiones de vacío e irrigación era > 0. Como puede apreciarse, la aparición 500 se identifica por el incremento de la presión de vacío e irrigación. A continuación, la presión de irrigación puede disminuir ligeramente (617) y nivelarse (618). No obstante, el nivel de vacío de aspiración aumenta inicialmente y sigue aumentando mientras que la presión de irrigación permanece estable.

A continuación del evento de aparición de la oclusión 500, la oclusión se desarrolla o madura al evento o condición de preoclusión 510. Como se representa en la figura 6, un evento de preoclusión 510 se caracteriza por una disminución de la velocidad 620 de incremento del vacío de aspiración y una presión de irrigación relativamente estabilizada 625. Por consiguiente, la velocidad de incremento del vacío de aspiración y de la presión de irrigación disminuyen gradualmente a una velocidad cero. En otras palabras, tanto la presión de vacío como la de irrigación se vuelven relativamente estables.

La condición de preoclusión 510 madura pasando a oclusión total 520. Una oclusión total se caracteriza por el límite máximo 630. Además, la presión de irrigación es constante 635.

Después de la oclusión total 520, la oclusión se elimina 530. Un evento de eliminación de la oclusión 530 se caracteriza por una rápida disminución tanto del vacío de aspiración 640 como de la presión de irrigación 645. Como se representa en la figura 6, ambos niveles, del vacío de aspiración y de la presión de irrigación, disminuyen rápidamente (las velocidades respectivas son < 0) después de la eliminación de la oclusión. A continuación del rápido descenso, la velocidad de disminución de los niveles de vacío de aspiración y de presión de irrigación se reduce 642, pudiendo el nivel de la presión de irrigación invertirse hacia arriba brevemente 647 y seguidamente estabilizarse 648.

Después de la eliminación de la oclusión 520 sigue la fase de recuperación 530. Una fase de recuperación 530 se caracteriza por un descenso continuo de la velocidad de decremento del vacío de aspiración 650 y de la presión de irrigación 655, alcanzando, eventualmente, un nivel sustancialmente constante. En otras palabras, las velocidades de disminución de las presiones de vacío e irrigación aumentan gradualmente de un valor negativo a un valor de aproximadamente 0.

Basándose en los sistemas quirúrgicos analizados, los patrones de las presiones de vacío e irrigación mostrados en la figura 6 son coherentes de un sistema quirúrgico a otro y pueden detectarse utilizando diversos procedimientos de procesamiento de señales digitales conocidos. En una forma de realización, las presiones de vacío e irrigación se detectan utilizando procedimientos de correlación. Por ejemplo, las fases de una oclusión pueden detectarse calculando una correlación lineal entre un patrón predefinido y las lecturas de sensor reales del vacío de aspiración y la presión de irrigación del sistema quirúrgico. El patrón predefinido del vacío de aspiración que define la aparición de la oclusión pueden ser, por ejemplo, cuatro puntos de la misma lectura de vacío seguidos de 12 puntos de la lectura de vacío que se incrementa linealmente.

Por ejemplo, la correlación lineal entre dos secuencias x_{i} e y_{i} es una medición de en cuanto tiempo una secuencia puede transformarse en la otra a través de una transformación lineal:

y_{i} = ax_{i} + b

en la que a = coeficiente de correlación lineal, b = compensación.

Dadas dos secuencias, la correlación lineal R se calcula como sigue:

1

en la que N = longitud de correlación (es decir, número de puntos de la secuencia)

El coeficiente de correlación lineal se calcula del modo siguiente:

2

Un procedimiento según una forma de realización implica el cálculo de la correlación lineal entre una secuencia de muestra de lecturas del sensor de vacío de aspiración y/o la presión de irrigación recogidas durante la utilización del sistema quirúrgico y el patrón predefinido que representa los eventos de oclusión en cuestión. El valor de correlación calculado refleja la similaridad entre la secuencia de muestra y el patrón predefinido, con el valor más alto posible de 1,0 que representa una coincidencia absoluta. El rango de valores que indican una correlación suficiente se sitúa preferiblemente entre 0,80 y 0,99.

Una vez establecida una correlación o coincidencia aceptable, puede ajustarse la certitud de algunos eventos quirúrgicos, por ejemplo preoclusión y recuperación de la oclusión alta, y los parámetros quirúrgicos del sistema en caso necesario.

En el caso de eventos tales como la aparición de la oclusión y la eliminación de la oclusión, la coincidencia de patrón debe cualificarse basándose en la velocidad de cambio de los valores de análisis. La velocidad de cambio de las presiones de vacío e irrigación pude evaluarse utilizando el coeficiente de correlación lineal, que refleja la relación de pendiente de la secuencia de análisis y el patrón predefinido y, por lo tanto, puede utilizarse para evaluar si la secuencia de muestra presenta una velocidad de cambio suficiente para un evento particular.

En una forma de realización, la velocidad de cambio es un cálculo directo de la derivada (\Deltavalor/\Deltatiempo), o el cambio de un valor durante un tiempo determinado. Los criterios para evaluar una velocidad suficiente pueden establecerse empíricamente para un sistema determinado a diferentes ajustes (por ejemplo diferentes velocidades de la bomba de aspiración).

En los casos en los que se requiere cualificación tanto de coincidencia de patrón como de velocidad de cambio, el evento de oclusión se considera detectado cuando se satisfacen ambas condiciones. Una vez detectado el evento de oclusión, pueden ajustarse los parámetros quirúrgicos del sistema. El procedimiento descrito puede aplicarse para detectar todos los eventos de una secuencia de oclusión (aparición de la oclusión, preoclusión, oclusión, eliminación de la oclusión y recuperación). Detectando patrones de niveles de vacío de aspiración y/o presión de irrigación, puede detectarse exactamente el momento en el cual debe ajustarse la alimentación de potencia. Por lo tanto, las formas de realización son más exactas que los sistemas conocidos que se basan en niveles de vacío de aspiración umbral o predeterminados para identificar una oclusión total.

En otra forma de realización, la coincidencia de patrones puede realizarse utilizando la convolución más que la correlación. Por consiguiente, los expertos en la materia apreciarán que las técnicas de correlación, derivada y convolución descritas son ejemplos meramente ilustrativos sin propósito de limitación.

En otra forma de realización, puede regularse la cantidad de potencia suministrada a la pieza de mano para evitar el recalentamiento de la punta 113, que puede llegar a dañar el tejido del ojo. Esta forma de realización se designa como Thermal Watch^{TM} y se representa de forma general en la figura 7.

En la etapa 700 se establece un umbral de temperatura. En la etapa 710 se monitoriza una fuente de un fluido de irrigación 126, por ejemplo una solución salina. En la etapa 720, se realiza un cálculo o determinación del caudal de fluido de irrigación procedente de la fuente 126 monitorizada. En la etapa 730 se determina la capacidad del flujo del fluido de irrigación para absorber calor, o la capacidad de absorción del fluido de irrigación. En la etapa 740, se compara o analizan la capacidad de absorción de calor y la potencia suministrada a la pieza de mano 112. Basándose en esta comparación o análisis, en la etapa 750 se determina la temperatura del tejido del ojo o de otro tejido.

Por ejemplo, puede determinarse una temperatura aproximada del ojo efectuando un cálculo de temperatura en etapas de tiempo discretas en las cuales la temperatura estimada en el momento actual se encuentra multiplicando la estimación de temperatura anterior por un coeficiente de refrigeración (que es < 1) y a continuación añadiendo la potencia suministrada durante el intervalo de tiempo multiplicada por un coeficiente de potencia y restando el flujo durante el intervalo de tiempo multiplicado por un coeficiente de flujo.

En la etapa 760 se comparan la temperatura estimada del ojo y la temperatura umbral. En la etapa 770 se ajusta la cantidad de potencia suministrada a la punta cortante 113 de la pieza de mano ultrasónica 112, si es necesario, basándose en si la temperatura estimada supera el umbral o supera el umbral en un valor predeterminado. Por ejemplo, la potencia suministrada a la pieza de mano puede reducirse disminuyendo la amplitud de la señal ultrasónica y/o decreciendo el ciclo de servicio de la señal ultrasónica, si la temperatura estimada supera el umbral, mientras que la potencia puede mantenerse o incrementarse si la temperatura estimada está por debajo del umbral.

\global\parskip1.000000\baselineskip

La figura 8 ilustra una implementación del proceso mostrado en la figura 7. Con referencia a la figura 8, en la etapa 800 se realiza una determinación de si es posible efectuar la Thermal Watch^{TM}. Si la Thermal Watch^{TM} no es posible, en la etapa 805 el sistema funciona utilizando funciones de control ultrasónico lineal. Dicho de otro modo, la potencia ultrasónica suministrada se controla mediante los ajustes de la consola y la presión del cirujano sobre el pedal.

Si puede efectuarse la Thermal Watch^{TM}, en la etapa 810 el sistema registra o lee un valor umbral, ajustado por el. El valor umbral puede no ser unitario y constar de cualquier número de graduaciones, desde "desconectado" a "máximo".

En la etapa 815, el sistema monitoriza la presión del fluido de irrigación (la "lectura IPS") y/o la altura de la botella fuente del fluido de irrigación 126 en la etapa 820. Estos parámetros de presión del fluido de irrigación indican, en la etapa 825, el caudal del flujo de irrigación, es decir, la cantidad de fluido de irrigación a lo largo de un tiempo determinado. Conociendo el caudal del fluido de irrigación, puede determinarse aproximadamente la capacidad de enfriamiento rápido de este caudal del fluido de irrigación (etapa 830). La función del flujo en el tiempo F(t) puede ser aproximadamente una función lineal de la caída de presión a través de la línea fluídica: F(t) = R(P_{0} - P(t)), donde P_{0} es la presión de la fuente de irrigación (por ejemplo la altura de la botella de irrigación), P(t) es la lectura del sensor de la presión de irrigación y R es la resistencia del conducto fluídico entre la fuente de presión y el sensor de la presión de irrigación. La resistencia R se establece empíricamente para una configuración fluídica determinada (es decir consumible). La aproximación anterior proporciona resultados exactos para condiciones de flujo en régimen continuo. Para mejorar la exactitud de la estimación en el caso de una respuesta transitoria, puede añadirse una corrección exponencialmente decreciente de la forma siguiente:

3

en la que \delta es el coeficiente transitorio, y \tau_{0} es la constante de tiempo del conducto fluídico aproximado. Ambos valores pueden establecerse empíricamente para un sistema fluídico (es decir configuración consumible) determinado. Los valores de muestra establecidos para el consumible del sistema INFINITI® de Alcon son los siguientes:
\delta = 0,3 y \tau_{0} = 1,3 segundos. La ecuación anterior puede convertirse fácilmente en una forma discreta que permite la implementación práctica del procedimiento.

En la etapa 835 se monitoriza también la cantidad de calor generado por la punta cortante ultrasónica 113 de la pieza de mano 112 (es decir, el nivel ultrasónico o ``nivel de potencia US). A continuación, se compara la aproximación de la capacidad de enfriamiento rápido del flujo del fluido de irrigación con la cantidad de calor generada por la punta cortante ultrasónica 113 para determinar una temperatura aproximada del ojo en la etapa 840. En la etapa 845 se realiza una determinación de si la temperatura del ojo es superior al valor umbral preajustado o si se encuentra dentro de un determinado margen del umbral. Por ejemplo, el margen puede ser de tres grados Fahrenheit (3ºF) dentro (por ejemplo debajo) del umbral, como muestra la figura 8. Los expertos en la materia apreciarán que también pueden utilizarse otras cantidades o márgenes predeterminado, dependiendo de la sensibilidad deseada para el sistema.

Si la temperatura del ojo no se encuentra dentro del margen (por ejemplo 3ºF) o no supera el umbral, pueden utilizarse las funciones de control lineal de ultrasonidos (etapa 850). No obstante, si la temperatura del ojo se encuentra dentro del margen o supera el umbral, en la etapa 855 el sistema utiliza un algoritmo para calcular un ciclo de servicio adecuado. El algoritmo de control lineal puede ser, por ejemplo, un algoritmo tal como PI (proporcional-integral) o PID (proporcional integral derivado). El algoritmo de control también puede ser un algoritmo de control no lineal, por ejemplo un controlador punto por punto o sin histéresis. Los expertos en la materia apreciarán que pueden utilizarse diversos algoritmos en diferentes aplicaciones.

Por ejemplo, en la etapa 860, se realiza inicialmente una determinación de si actualmente el sistema funciona en régimen continuo. En régimen continuo, se aplica un suministro continuo de potencia, sin interrupción, a la pieza de mano. En la etapa 865, si el sistema se encuentra en régimen continuo, el sistema conmuta el régimen de funcionamiento de potencia continua a potencia pulsada electrónicamente. Si el sistema no se encuentra en régimen continuo, en la etapa 870 se realiza una determinación de si el sistema está funcionando en modo ráfagas o en modo impulsos.

Con referencia a las figuras 9a-9b, el modo impulsos dispone una serie de impulsos de potencia ultrasónica 900 periódicos, de anchura fija y amplitud constante, cada uno de los cuales va seguido de un tiempo "de inactividad" 910. Los expertos en la materia apreciarán que, en la práctica, los impulsos mostrados en las figuras 9a-b y en otras figuras no son impulsos "perfectos". Antes bien, lo impulsos forman una transición o pendiente entre diferentes estados debido, por ejemplo, a la capacitancia y la inductancia. Por lo tanto, los impulsos ideales o de forma rectangular de las figuras 9a-b y otras figuras se incluyen con fines explicativos e ilustrativos, aunque en la práctica los impulsos no presentan una forma rectangular.

El tiempo de inactividad 910 entre los impulsos de anchura fija 900 se controla a través de entradas del cirujano, por ejemplo presión del pedal y otros. En otras palabras, en modo ráfagas, cada impulso 900 presenta un tiempo de "actividad" fijo y un tiempo de inactividad "variable". El tiempo de "inactividad" varía ajustando la posición del pedal o del conmutador de pie.

Por ejemplo, las figuras 9a-9b ilustran un conmutador de pedal en cuatro posiciones: el tiempo de inactividad 910 disminuye cuando el pedal se encuentra inicialmente en la posición 1 y es presionado a la posición 2 y disminuye de nuevo al presionar el pedal de la posición 2 a la posición 3. Por lo tanto, el número de impulsos de anchura fija y amplitud constante en un período de tiempo aumenta al presionar más el pedal. Cuando se presiona más el pedal, eventualmente el tiempo de inactividad puede ser igual al tiempo de actividad. En este caso, la depresión del pedal de la posición 3 a la posición 4 da como resultado un incremento de la amplitud de los impulsos, mientras que se mantiene el mismo tiempo de inactividad 910. En otras palabras, una vez igualados el tiempo de actividad y el de inactividad, la amplitud de los impulsos puede incrementarse aumentando la potencia suministrada a la pieza de
mano.

Con referencia de nuevo a las figuras 8 y 9a-9b, en la etapa 875, si el sistema se encuentra en modo ráfagas, puede ajustarse un número de impulsos de potencia ultrasónica que presenten la misma anchura de impulso disminuyendo el tiempo de actividad de potencia o aumentando el tiempo de inactividad de potencia, disponiendo de este modo menos impulsos de anchura fija en un tiempo determinado y menos potencia a la punta ultrasónica 113, para enfriar la punta 113. Si el sistema no se encuentra en modo ráfagas, en la etapa 880, el sistema se encuentra en modo impulsos.

Con referencia a las figuras 8 y 10, si el sistema se encuentra en modo impulsos, la amplitud de los impulsos 1000 se mantiene constante y, en la etapa 885, puede ajustarse la potencia suministrada a la pieza de mano ajustando el ciclo de servicio de los impulsos de potencia suministrados a la pieza de mano 112. En un tren de impulsos ideal, de impulsos rectangulares 1000, la relación entra la duración y el período del impulso o la relación entre la duración del nivel "alto" del impulso y la suma de duraciones de los niveles "alto" y "bajo" (un período) es el ciclo de servicio, representado como una fracción o porcentaje. Por lo tanto, puede cambiarse la duración de cada impulso de amplitud constante 1000 (por ejemplo hacerla más estrecho o más ancho) para cambiar el ciclo de servicio y, en consecuencia, cambiar la cantidad de potencia suministrada a la pieza de mano.

Alternativamente, si el sistema está funcionando en modo continuo (860) y la temperatura del ojo es superior al umbral, la potencia puede desconectarse hasta que la temperatura del ojo desciende por debajo del umbral. Además, si el sistema está funcionando en modo ráfagas o impulsos y la temperatura del ojo es superior al umbral, la potencia puede desconectarse durante el resto de un impulso y, en caso necesario, puede demorarse el impulso siguiente hasta que la temperatura del ojo descienda por debajo del umbral.

Los expertos en la materia apreciarán que la forma de realización Thermal Watch puede utilizarse con diferentes tipos de impulsos, por ejemplo continuos, pulsados, en ráfagas e impulsos que presentan diferentes patrones, por ejemplo los impulsos que se describen más adelante en esta memoria y se representan en las figuras 14 a 24, ya que la Thermal Watch hace la función de un "controlador", que determina periódicamente la cantidad de potencia suministrada, sin tener en cuenta el tipo o el patrón de los impulsos, y la diferencia entre esta cantidad de potencia determinada y el umbral y la diferencia entre la cantidad de potencia y el umbral, como se describe anteriormente.

Cuando se detecta una oclusión puede realizarse un ajuste de potencia similar. Por ejemplo, en una forma de realización, la potencia suministrada a la punta cortante 113 puede incrementarse aumentando el tiempo de actividad o disminuyendo el tiempo de inactividad en el ciclo de servicio ultrasónico, incrementando así la eficacia de corte de la pieza de mano 112. La temperatura del ojo puede monitorizarse utilizando la forma de realización Thermal Watch^{TM} para reducir el tiempo de actividad de potencia o incrementar el tiempo de actividad de potencia antes del recalentamiento de la punta 113. Por consiguiente, las formas de realización proporcionan una manera de incrementar efectivamente la potencia cuando sea necesario (por ejemplo, cuando se produce un evento de oclusión), pero monitorizando de forma efectiva y reduciendo la potencia, cuando sea necesario, para evitar el recalentamiento de la punta 113 y la quemadura o dañado del tejido ocular.

Una forma de realización alternativa se dirige a un sistema y procedimiento de detección de carga, generalmente designado como "Potencia bajo Demanda", que puede limitar la cantidad de potencia requerida por el cirujano, si se determina que se está extrayendo una potencia excesiva, con el fin de evitar dañar el tejido ocular. El sistema puede detectar cuándo la punta cortante 113 ya no está en contacto con el tejido del cristalino o se encuentra en contacto con diferentes secciones del tejido cristalino de dureza variable y ajusta automáticamente la cantidad de potencia suministrada a la pieza de mano.

Como se ha dado a conocer anteriormente, uno o más cristales piezoeléctricos 112 contenidos en la pieza de mano son accionados por potencia suministrada por una fuente de potencia. Los cristales vibran, haciendo que una aguja de la pieza de mano vibre y emita potencia ultrasónica. El cirujano coloca la aguja de modo que la potencia ultrasónica sea suministrada a un tejido ocular tal como el cristalino para, por ejemplo, dividir cataratas. Un sistema de aspiración separado se utiliza para eliminar fragmentos de tejido. El cirujano puede requerir que se suministre a la punta 113 una determinada cantidad de potencia, por ejemplo presionando un conmutador de pedal u otro activador de un conmutador. Durante el procedimiento quirúrgico, el sistema aplica un nivel bajo de tensión eléctrica a los cristales, haciendo que emitan una pequeña cantidad de energía ultrasónica. A continuación se miden la tensión y la intensidad eléctricas a través de los cristales. Los valores de tensión e intensidad eléctricas se utilizan para calcular un valor de potencia extraído por la pieza de mano. La pieza de mano ultrasónica 112 tiende a extraer más potencia para mantener una carrera (amplitud) determinada cuando la punta 113 se encuentra en contacto con el tejido o material más duro (por ejemplo un cristalino con catarata). Se ha visto que este incremento de potencia basado en el contacto con el material encontrado por la punta en una cirugía de catarata normal era mesurable en condiciones de potencia inferiores. En un modo de impulsos modificado, se aplica a la punta 113 una pequeña cantidad de potencia en los impulsos de potencia más altos utilizados para cortar el tejido. En otras palabras, se aplica una pequeña cantidad de potencia durante períodos de tiempo cortos.

Por ejemplo, como muestra la figura 11, la señal de accionamiento del tipo de modo de impulsos comprende intervalos alternos de potencia elevada o cortante 1100 a-e (en general 1100) e intervalos alternos de potencia baja o de potencia de detección 1110 a-e (en general 1110) entre intervalos de corte 1100. No obstante, la amplitud del intervalo de detección 1110 es superior a cero. En otras palabras, la potencia de detección no se reduce a cero después de un intervalo de corte.

En la forma de realización representada, la duración del intervalo de corte 1100 y el intervalo de detección 1110 es aproximadamente la misma. Las mediciones de tensión y corriente eléctricas se realizan durante los mismos intervalos para correlacionar la cantidad de potencia extraída por la pieza de mano 112 durante el intervalo de detección, con una carga 1130 en la punta 113. También puede producirse un cierto nivel de corte, ya que sigue aplicándose una pequeña cantidad de potencia a la aguja, no obstante, el corte se produce fundamentalmente durante el intervalo de corte con potencia más alta. Por lo tanto, aunque esta memoria se refiere a intervalo "de detección", durante el mismo puede producirse tanto corte como detección.

La cantidad de potencia extraída por la pieza de mano 112 se determina durante el intervalo de detección 1110 y se utiliza para ajustar la potencia en el intervalo de corte 1100 siguiente o posterior. La potencia se ajusta basándose proporcionalmente en la potencia detectada y la potencia requerida por el cirujano. En otras palabras, si se detecta una carga más alta en la punta, en el siguiente intervalo de corte se suministrará una potencia aumentada en una parte de la potencia solicitada por el cirujano (posiblemente en toda). Similarmente, si se detecta una carga inferior, durante el siguiente intervalo de corte 1110, durante el siguiente intervalo de corte se suministrará una parte reducida (posiblemente ninguna) de la potencia solicitada por el cirujano.

Por ejemplo, la potencia detectada durante el intervalo de detección 1110a se utiliza para ajustar proporcionalmente el nivel de potencia del siguiente intervalo de corte 1100b. Similarmente, la potencia detectada durante el intervalo de detección 1110b se utiliza para ajustar proporcionalmente el intervalo de corte siguiente 1100c. Por lo tanto, la potencia de corte 1100 se ajusta continuamente para compensar las cargas diferentes 1130 de la punta ultrasónica 113 de la pieza de mano 112.

Como muestra la figura 11, el nivel de potencia del intervalo de detección 1110 es relativamente constante a lo largo del tiempo. No obstante, el nivel de detección 1110 puede variar, pero sin llegar nunca a cero ni a un nivel tan bajo que no pueda detectarse la carga de la punta. El nivel de potencia del intervalo de detección 1110 puede variar dependiendo, por ejemplo, de los parámetros del sistema y de la sensibilidad del equipo de medición. Correspondientemente, las formas de realización que utilizan períodos de detección diferentes de cero se diferencian de los sistemas de accionamiento de "modo de impulsos" conocidos que normalmente utilizan alternamente impulsos de potencia de alta y de potencia cero, es decir, conmutan entre "conexión" y "desconexión" más que entre potencia alta y potencia baja o entre "conexión" y "potencia baja".

Debido a la variación de las piezas de mano ultrasónicas y puntas de corte, la característica de detección de carga 1130 debe calibrarse al principio de cada cirugía. Por ejemplo, la calibración puede realizarse durante un "ciclo de afinación", durante el cual la punta 113 de la pieza de mano se coloca en una cámara de ensayo llena de fluido de irrigación. Entonces se aplica la potencia de ultrasonidos a la punta 113 en el ajuste de potencia de detección. La cantidad de potencia extraída por la pieza de mano 112 en estas condiciones básicas se guarda en la memoria del sistema de control como condición umbral "sin carga". En caso necesario, cuando la cirugía avanza, el sistema de control 114 puede utilizar el ajuste de umbral automático para ajustar este valor umbral basándose en cargas 1130 medidas durante la cirugía.

La característica de detección de la carga también permite al cirujano controlar la sensibilidad de los ajustes realizados por el sistema de control 114. Más específicamente, un ajuste de la sensibilidad en un ajuste lineal o de coeficiente que ajusta la ganancia de las reducciones de potencia efectuadas cuando se detecta una carga menor a la carga completa. Una vez ajustados el umbral y la sensibilidad, puede ajustarse la potencia para la pieza de mano 112 basándose en un algoritmo.

Las figuras 12 y 13 representan una forma de realización de un algoritmo y un sistema que funciona basándose en el algoritmo para efectuar estas variaciones de amplitud o carrera de potencia basándose en la carga de intensidad y tensión eléctricas detectada 1130. Inicialmente, en la etapa 1200, se determina un valor umbral 1355. Como se ha dicho anteriormente, la potencia umbral 1355 es un valor fijo que se determina después de hacer funcionar la pieza de mano ultrasónica 112 en una solución de irrigación o solución salina u otro entorno de referencia. En otras palabras, la potencia umbral 1355 representa una potencia básica cuando no se está cortando tejido.

En la etapa 1210 se monitoriza la potencia extraída por la punta cortante 113. Se acopla a la pieza de mano 112 una fuente de potencia 120 y se suministra potencia a la punta 113 a través de un conducto de alimentación eléctrica 1302. Se conecta un sistema de control de potencia 1300 a las entradas y salidas del suministro de potencia 120 a través de conectores 1303 a 1305. Los conectores 1304 y 1305 están acoplados a la salida del suministro de potencia 120 y el conector 1303 está acoplado a la entrada de la alimentación de potencia 120.

El sistema de control de la potencia 1300 representado comprende retornos 1310 y 1311 para la tensión y la intensidad eléctricas. Los componentes de los retornos 1310 y 1311 están acoplados a los conectores 1304 y 1305. Las mediciones de tensión e intensidad de corriente obtenidas durante los intervalos de detección 1110 se basan en las tensiones mecánicas ubicadas en los cristales piezoeléctricos de la pieza de mano 112. Si la aguja o punta 113 encuentra tejido más resistente al corte (una carga elevada), las magnitudes de la tensión y/o la intensidad eléctricas pueden incrementarse, mientras que si la aguja o punta 113 encuentra tejido más fácil de cortar (una carga inferior), las magnitudes de la tensión y/o intensidad eléctricas pueden disminuir. Los valores de intensidad y tensión eléctricas obtenidos por los retornos 1310 y 1311 durante cada intervalo 1110 proceden de los respectivos convertidores RMS (raíz cuadrática media) 1320 y 1321.

Los convertidores RMS 1320 y 1321 determinan una magnitud de tensión eléctrica media y una magnitud de intensidad de corriente media durante un período definido de tiempo. Estos valores RMS se envían a los convertidores analógico a digital ("A/D") 1330 y 1331, los cuales envían las señales digitales que representan la tensión e intensidad de corriente analógicas medidas respectivas a un microprocesador 1340.

El microprocesador 1340 puede ser el mismo microprocesador 116 citado anteriormente o un microprocesador o controlador separado. Los convertidores A/D 1330 y 1331 envían los valores digitales de la intensidad y la tensión eléctricas al microprocesador 1340. El software del microprocesador 1340 calcula 1350 la potencia de detección 1352 detectada durante un intervalo de detección 1110 como potencia ("P") = tensión ("V") x Intensidad ("I") basándose en los valores obtenidos de los convertidores A/D 1330 y 1331. Por lo tanto, el cálculo implica un cálculo lineal sin necesidad de tener en cuenta atributos no lineales, por ejemplo fase y resonancia. A continuación, la potencia de detección 1352 se compara con la potencia umbral o potencia básica 1355.

La potencia de detección calculada 1352 supera la potencia umbral o potencia básica 1355 cuando la pieza de mano 112 necesita potencia para cortar el tejido, es decir, cuando la pieza de mano 112 se aplica a algo distinto del material base o líquido de irrigación, por ejemplo una solución salina. La comparación de la potencia de detección 1352 y a potencia umbral 1355 se utiliza para determinar cómo debe ajustarse la potencia que debe suministrarse a la pieza de mano 112, en el caso de que sea así, durante el siguiente intervalo de corte, en la etapa 1240, basándose en las características del tejido con el que se encuentra la punta 113 de la pieza de mano 112. Esta comparación se multiplica por un coeficiente de escala 1356 que se guarda en la pieza de mano o en el software que relaciona la cantidad en la cual la potencia de detección 1352 supera la potencia umbral 1355 con la fracción de la carga completa detectada 1357. El coeficiente de escala 1356 puede, por ejemplo, determinarse empíricamente basándose en el funcionamiento anterior del sistema.

Además de esta comparación con el umbral y cálculo del porcentaje de carga, el cirujano efectúa un ajusta el coeficiente o ajuste de la sensibilidad 1360 para indicar qué fracción de la potencia solicitada por el cirujano debe suministrarse a la punta durante el intervalo de corte siguiente basándose en la cantidad en la cual la potencia de detección 1352 supera la potencia umbral 1355. El coeficiente de sensibilidad 1360 oscila entre 0 y 10 se representa generalmente de otro modo, como valor %, por ejemplo, 20%, 50% ó 85%. Estos valores pueden presentarse al cirujano como ``nulo, bajo, medio, alto o alguna otra escala o indicación. En la etapa 1250, los valores obtenidos por el cálculo del factor de escala x (tensión de detección - umbral) se multiplican por el coeficiente de sensibilidad 1360. Se suministra a la pieza de mano 112 una mayor cantidad de la potencia solicitada 1370 (por ejemplo, como se ha indicado, mediante el nivel de un pedal conmutador 1375) con coeficientes de sensibilidad más altos mejor que más bajos. Por ejemplo, si el cirujano pide una cantidad de potencia "X" 1370 a través del pedal 1375, puede suministrarse a la pieza de mano 112 una parte, la totalidad, la potencia X o ninguna parte de la potencia 1370 dependiendo de la sensibilidad del coeficiente 1360.

Por lo tanto, la potencia 1380 actualmente suministrada a la pieza de mano 112, puede ser inferior o igual a la cantidad de potencia solicitada 1370 por el cirujano mediante la depresión del pedal 1375. Por consiguiente, las formas de realización utilizan relaciones y cálculos lineales, determinaciones de umbral y cálculos lineales basados en los coeficientes de sensibilidad para ajustar la cantidad de potencia 1380 suministrada a la pieza de mano 112.

La figura 11 representa un patrón de impulsos que comprende intervalos de corte y de detección para su utilización con el sistema de potencia bajo demanda mostrado en las figuras 12 y 13. El patrón de impulsos representado en la figura 11 comprende intervalos de corte y detección que son relativamente constantes y de duración aproximadamente igual. En formas de realización alternativas, pueden utilizarse diferentes patrones de impulsos con diferentes intervalos de corte y detección, como muestran las figuras 14 a 24. Para ilustrar los diferentes impulsos e intervalos de corte y detección, los impulsos aparecen sin la carga correspondiente, no obstante, los expertos en la materia apreciarán que las amplitudes de los intervalos de corte pueden ajustarse, en caso necesario, dependiendo de la carga en la punta de la pieza de mano. Esta memoria hace referencia a un "intervalo" y un "impulso". Un impulso es una señal que empieza y termina a cero potencia, mientras que un intervalo puede considerarse que forma parte de un impulso y, por lo tanto empieza o termina a cero potencia. No obstante, para los fines de esta memoria, estos términos son intercambiables, ya que ambos representan duraciones de potencia de detección y duraciones de potencia de corte. Por consiguiente, se pretende que "intervalo" comprenda un impulso e "impulso" comprenda un intervalo.

Con referencia a la figura 14, en una forma de realización alternativa, las duraciones de los intervalos de detección 1110 son aproximadamente las mismas a lo largo del tiempo y son más cortas que las duraciones de los intervalos de corte 1100. En otra forma de realización mostrada en la figura 15, la duración de los intervalos de detección 1110 puede variar a lo largo del tiempo para ser más corta, aproximadamente la misma o más larga que la de los intervalos de corte. La duración de los intervalos de detección 1110 puede ajustarse para adaptarla, por ejemplo, a relaciones de señal a ruido (S/N) y a la respuesta del sistema. Un intervalo de detección 1110 más largo puede proporcionar relaciones S/N mejores y una respuesta más retardada. Por lo tanto, la duración de los intervalos de detección 1110 puede seleccionarse para coordinar con componentes y capacidades del sistema.

Con referencia a la figura 16, en otra forma de realización, el intervalo de detección 1110 puede preceder de forma inmediata a un intervalo de corte 1100 separado. Por ejemplo, la potencia aumenta desde nivel cero a un nivel de potencia durante el intervalo de detección 1110. Inmediatamente a continuación del intervalo de detección 1110 sigue el intervalo de corte 1100. El intervalo de corte 1100 se produce a un nivel de potencia superior al intervalo de detección 1110. Después del intervalo de corte 1100, la potencia vuelve a cero y la secuencia de intervalos puede repetirse. La figura 17 ilustra una configuración similar, excepto porque el impulso de corte de potencia alta 1100 sigue inmediatamente a un período de potencia cero. El intervalo de detección 1110 sigue inmediatamente al intervalo de corte 1100 de potencia superior y seguido, a continuación, de potencia cero, pudiendo repetirse en caso necesario.

La figura 18 ilustra otra forma de realización en la cual se provocan impulsos de detección 1110 de baja potencia separados entre impulsos de corte 1100 de baja potencia. En la forma de realización representada, los impulsos de corte y de detección 1100 y 1110 presentan aproximadamente la misma duración. La figura 19 ilustra otra forma de realización alternativa que utiliza impulsos de detección 1110 y de corte 1100 separados, en la cual la duración de los impulsos de detección 1110 es inferior a la de los impulsos de corte 1100. La figura 20 ilustra otra forma de realización en la cual, entre los impulsos de corte 1100, se producen impulsos de detección 1110 separados que presentan duraciones variables.

La figura 21 ilustra otra forma de realización alternativa que comprende impulsos de detección 1110 separados e impulsos de corte 1100, en la cual los datos de tensión e intensidad de corriente eléctrica se obtienen durante la decadencia 2100 de un impulso de detección 1110. Esta forma de realización se representa con mayor detalle en las figuras 22 y 23. En lugar de determinar la carga, como muestra la figura 11, el sistema puede configurarse para determinar el tiempo que tarda un impulso de intervalo de detección 1110 para decaer hasta un nivel determinado. La velocidad de decadencia puede verse afectada por la carga sobre la punta. Por ejemplo, una carga mayor hará que el impulso de detección decaiga más rápidamente, mientras que una carga inferior dará como resultado que el intervalo de detección decaiga más lentamente. La figura 22 muestra un impulso de detección que tarda más tiempo en decaer debido a que la carga es inferior y la figura 23 ilustra un impulso de detección que decae más rápidamente porque la carga es mayor. Esta técnica de decadencia también puede aplicarse a otros patrones de impulsos, incluyendo intervalos de detección que siguen inmediatamente a un intervalo de corte, por ejemplo los intervalos de detección representados en la figura 17.

El tiempo requerido para que un impulso o intervalo de detección decaiga hasta un nivel determinado puede correlacionarse con una carga en la punta. Esta correlación puede efectuarse utilizando, por ejemplo, una tabla de búsqueda que cruce referencias de la velocidad de decadencia y de la carga de la punta. Esta información de la decadencia y la carga puede utilizarse a continuación para ajustar, en caso necesario, el nivel de potencia del siguiente impulso o intervalo de corte. Por ejemplo, con respecto a la referencia Punto C de las figuras 22 y 23, la velocidad de decadencia del impulso mostrada en la figura 23 es mayor que la velocidad de decadencia del impulso mostrado en la figura 22. Como resultado, la cantidad de potencia suministrada durante el siguiente impulso de corte que sigue al impulso de detección mostrado en la figura 22 puede ser inferior a la cantidad de potencia suministrada durante el siguiente impulso de corte que sigue al impulso de detección mostrado en la figura 23, ya que el impulso mostrado en la figura 23 decae más rápidamente debido a que la carga de la punta es mayor. El análisis de la velocidad de decadencia pude repetirse para ajustar de forma continua la potencia suministrada a la punta durante el siguiente impulso o intervalo de corte.

Según otra forma de realización, los impulsos de corte y detección pueden presentar frecuencias diferentes. Por ejemplo, pueden aplicarse impulsos de corte a una frecuencia particular y pueden aplicarse impulsos de detección a uno de los armónicos de la frecuencia de los impulsos de corte. Por ejemplo, pueden aplicarse impulsos de corte a una frecuencia de aproximadamente 40 kHz y pueden aplicarse impulsos de detección a uno de los armónicos, por ejemplo 80 kHz ó 120 kHz.

Los expertos en la materia apreciarán que las figuras 11 y 14 a 23 se incluyen a título de ejemplo de patrones de intervalo de detección y de intervalo de corte y sin carácter limitativo, ya que, en caso necesario, los intervalos de corte y detección pueden ajustarse para diferentes sistemas y aplicaciones. Además, los expertos en la materia apreciarán que durante un intervalo de detección de baja potencia, pueden producirse tanto la detección como algún grado de corte, ya que la detección se realiza a un nivel diferente de cero, y se produce algún corte, aunque la cantidad de corte es reducida en comparación con el corte que se produce durante un intervalo de corte de potencia más elevada. Los expertos en la materia también apreciarán que con estos patrones de impulsos diferentes puede realizarse la forma de realización Thermal Watch, ya que la Thermal Watch considera la cantidad de potencia suministrada y no depende de un patrón de impulsos particular.

Con referencia a la figura 24, en otra forma de realización alternativa, la velocidad de decadencia 2400 de un impulso de corte 1100 puede correlacionarse con una carga en la punta. Dependiendo de la amplitud del impulso de corte 1100, puede resultar deseable muestrear el extremo final 2410 del impulso de decadencia 2400, ya que el nivel de potencia del impulso de corte decadente puede ser excesivamente alto al inicio del período de decadencia, causando interferencias con las mediciones de potencia e intensidad de corriente. El tiempo requerido para que un impulso de corte decaiga hasta un nivel determinado puede referenciarse cruzadamente con una tabla de búsqueda para que la velocidad de decadencia pueda correlacionarse con la carga de la punta. Esta información de decadencia y carga puede utilizarse, a continuación, para ajustar el nivel de potencia del siguiente impulso de corte, en caso de que sea necesario.

Aunque en la descripción anterior se ha hecho referencia a diversas formas de realización, los expertos en la materia reconocerán que pueden efectuarse modificaciones, alteraciones y sustituciones en las formas de realización descritas, sin apartarse por ello del alcance de las formas de realización. Por ejemplo, los expertos en la materia reconocerán que pueden manejarse diversas características y formas de realización individualmente o de forma combinada. Por ejemplo, en una forma de realización alternativa, las formas de realización dirigidas a determinar cambios del vacío de aspiración y/o de la presión de irrigación pueden combinarse con las formas de realización "Thermal Watch" mostradas en las figuras 7 y 8 y/o con las formas de realización de "potencia bajo demanda" descritas y mostradas con referencia a las figuras 9 a 11. De manera similar, las formas de realización "Thermal Watch" descritas y mostradas con referencia a las figuras 7 y 8 pueden combinarse con las formas de realización de potencia bajo demanda descritas y mostradas con referencia a las figuras 9 a 11. Por lo tanto, las formas de realización pueden funcionar conjuntamente o de forma individual para proporcionar al sistema la funcionalidad deseada.

Claims

1. Procedimiento para controlar un sistema quirúrgico (100) presentando el sistema quirúrgico una pieza de mano ultrasónica (112), pieza de mano ultrasónica que dispone de una punta cortante (113) para cortar tejidos, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes:

establecer (1200) un nivel umbral de potencia (1355);

monitorizar (1210) una carga en la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica mediante la monitorización de la tensión y la intensidad eléctricas extraídas por la pieza de mano durante un intervalo (1110a) de potencia de detección diferente de cero (1352), transcurriendo el intervalo de potencia de detección entre intervalos de potencia de corte (1100a, 1100b);

comparar (1230) la cantidad de potencia extraída por la pieza de mano y el nivel umbral de potencia; y

ajustar (1240) una cantidad de potencia suministrada a la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica si la potencia extraída por la pieza de mano supera el nivel umbral de potencia.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el nivel umbral de potencia se basa en la punta cortante (113) funcionando en una solución salina o un entorno de referencia.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la monitorización (1210) de la cantidad de potencia extraída por la pieza de mano se determina mediante un cálculo lineal (850) que consiste en multiplicar la intensidad y la tensión eléctricas extraídas por la pieza de mano ultrasónica.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el ciclo de servicio de la salida de la pieza de mano ultrasónica está adaptado para mantenerse constante o ser controlado (1370) por el cirujano.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la monitorización (1210) de la carga se realiza a un nivel de potencia inferior al nivel de potencia de los intervalos o impulsos de potencia de corte (1100a, 1100b).

6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la monitorización (1210) de la carga comprende la monitorización de la carga en la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica por medio de la monitorización de la tensión y la corriente eléctricas extraídas por la pieza de mano ultrasónica durante un intervalo de potencia de detección (1110a) diferente de cero, presentando el intervalo de potencia de detección aproximadamente la misma duración que los intervalos de potencia de corte (1100a, 1100b).

7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la monitorización (1210) de la carga comprende la monitorización de la carga en la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica por medio de la monitorización de la tensión y la corriente eléctricas extraídas por la pieza de mano ultrasónica durante un intervalo de potencia de detección (1110a) diferente de cero, siendo los intervalos de potencia de detección más largos o más cortos que los intervalos de potencia de corte (1100a, 1100b).

8. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la monitorización (1210) de la carga comprende la monitorización de la carga en la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica por medio de la monitorización de la tensión y la corriente eléctricas extraídas por la pieza de mano ultrasónica durante un intervalo de potencia de detección (1110a) diferente de cero que presenta una duración fija.

9. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la monitorización (1210) de la carga comprende la monitorización de la carga en la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica por medio de la monitorización de la tensión y la corriente eléctricas extraídas por la pieza de mano ultrasónica durante un intervalo de potencia de detección (1110a) diferente de cero que presenta una duración variable.

10. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la monitorización (1210) de la carga comprende la monitorización de la carga en la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica por medio de la monitorización de la tensión y la corriente eléctricas extraídas por la pieza de mano ultrasónica durante una pluralidad de intervalos de potencia de detección (1110a, 1110b) diferentes de cero que son impulsos separados entre impulsos de corte.

11. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la monitorización (1210) de la carga comprende la monitorización de la carga en la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica por medio de la monitorización de la tensión y la corriente eléctricas extraídas por la pieza de mano ultrasónica durante un intervalo de potencia de detección (1110a) diferente de cero inmediatamente anterior a un intervalo de corte.

12. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la monitorización (1210) de la carga comprende la monitorización de la carga en la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica por medio de la monitorización de la tensión y la corriente eléctricas extraídas por la pieza de mano ultrasónica durante un intervalo de potencia de detección (1110a) diferente de cero inmediatamente posterior a un intervalo de corte.

13. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la monitorización (1210) de la carga comprende la monitorización de la carga en la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica por medio de la monitorización de la tensión y la corriente eléctricas extraídas por la pieza de mano ultrasónica durante la decadencia (2100) de un intervalo de potencia de detección (1110a) diferente de cero.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, que comprende además la correlación de la velocidad de decadencia (2100) del intervalo de potencia de detección (1110a) diferente de cero con la carga extraída por la pieza de mano.

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, que comprende además las etapas siguientes:

establecer (700) un umbral de temperatura;

monitorizar (710) una presión en el conducto de irrigación para la pieza de mano;

calcular (720) un caudal del flujo de fluido de irrigación;

determinar (730) una capacidad de absorción del calor para el caudal del flujo de irrigación calculado;

determinar (750) una temperatura de un ojo basándose en la comparación (740) de la de absorción del calor determinada y una cantidad de potencia suministrada a la pieza de mano ultrasónica;

comparar (760) la temperatura del ojo determinada con la temperatura umbral; y

en caso necesario, ajustar (770) la cantidad de potencia suministrada a la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica basándose en la comparación entre la temperatura determinada y la temperatura umbral.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, en el que el ajuste (770) de la cantidad de potencia comprende la reducción de la potencia si la temperatura determinada supera el umbral de temperatura.

17. Procedimiento según la reivindicación 15, en el que la potencia se mantiene o se incrementa si la temperatura determinada es inferior a la temperatura umbral.

18. Procedimiento según la reivindicación 15, en el que el ajuste (770) de la cantidad de potencia comprende la reducción de la potencia si la temperatura determinada supera el umbral de temperatura.

19. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, que comprende además las etapas siguientes:

determinar (410) una velocidad de cambio de un primer parámetro operativo del sistema quirúrgico;

determinar (420) una fase de oclusión basándose en la velocidad de cambio del primer parámetro operativo; y

en caso necesario, ajustar (430) la cantidad de potencia suministrada a la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica basándose en la fase de oclusión determinada.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, en el que la determinación (410) de la velocidad de cambio del primer parámetro operativo comprende la determinación de la velocidad de cambio del vacío de aspiración (600).

21. Procedimiento según la reivindicación 19, en el que la determinación (410) de la velocidad de cambio del primer parámetro operativo comprende la determinación (815, 820) de la velocidad de cambio de la presión de irrigación (605).

22. Procedimiento según la reivindicación 19, que comprende determinar de la velocidad de cambio de un segundo parámetro operativo del sistema quirúrgico.

23. Procedimiento según la reivindicación 22, en el que la determinación (420) de la fase de oclusión se basa en las determinaciones de las velocidades de cambio del primer parámetro operativo y del segundo parámetro operativo.

24. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que el primer parámetro operativo es el vacío de aspiración (600) y el segundo parámetro operativo comprende la presión de irrigación (605).

25. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 24, en el que la determinación (420) de la fase de oclusión comprende la identificación de la aparición (500), o indicación preliminar de la oclusión.

26. Procedimiento según la reivindicación 25, en el que la aparición (500) de la oclusión se identifica por el incremento del vacío de aspiración (610) y/o el incremento de las presiones de irrigación (615).

27. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 26, en el que la determinación (420) de la etapa de oclusión comprende la identificación de la condición de preoclusión (510).

28. Procedimiento según la reivindicación 27, en el que el primer parámetro operativo comprende el vacío de aspiración (600), identificándose la condición de preoclusión (510) por un incremento del vacío de aspiración (620).

29. Procedimiento según la reivindicación 28, en el que la velocidad de incremento del vacío de aspiración es menor (620) después de la condición de preoclusión (510) que durante el período de tiempo (610) entre la aparición de la oclusión (500) y la condición de preoclusión.

30. Procedimiento según la reivindicación 27, en el que la condición de preoclusión (510) se identifica por un incremento del vacío de aspiración (620) y una presión de irrigación (625) sustancialmente constante.

31. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 30, en el que la determinación (420) de la fase de oclusión comprende la identificación de una oclusión total (520).

32. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 31, en el que la determinación (420) de la fase de oclusión comprende la identificación de la eliminación de la oclusión (530).

33. Procedimiento según la reivindicación 32, en el que la eliminación de la oclusión (530) se identifica por el descenso del vacío de aspiración (640) y/o la reducción de la presión de irrigación (645).

34. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 33, en el que la determinación (420) de la fase de oclusión comprende la identificación de una recuperación (540) a partir de la eliminación de la oclusión.

35. Procedimiento según la reivindicación 34, en el que la recuperación (540) se identifica por la reducción de la velocidad o la disminución (642) del vacío de aspiración y/o por la reducción de la velocidad (648) o el descenso de la presión de irrigación.

36. Procedimiento según la reivindicación 35, en el que el período de recuperación presenta un vacío de aspiración (650) sustancialmente constante y una presión de irrigación (655) sustancialmente constante.

37. Procedimiento según la reivindicación 19, en el que la determinación (420) de la fase de oclusión comprende la determinación de la identificación de la aparición (500) de una oclusión, de una condición de preoclusión (510) a continuación de la aparición, de una oclusión total (520) a continuación de la condición de preoclusión, de una eliminación (530) de la oclusión total; o de una recuperación (540) a continuación de la eliminación.

38. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 37, en el que el ajuste (1240) de la cantidad de potencia suministrada a la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica comprende el ajuste del ciclo de servicio de la salida de la pieza de mano ultrasónica.

39. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 37, en el que el ajuste (1240) de la cantidad de potencia suministrada a la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica comprende el ajuste de la carrera o amplitud de la salida de la pieza de mano ultrasónica.

40. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 37, en el que el ajuste (1240) de la cantidad de potencia suministrada a la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica comprende el ajuste de una duración del intervalo de potencia de corte.

41. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 37, en el que el ajuste (1240) de la cantidad de potencia suministrada a la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica comprende el ajuste de una cantidad de potencia hasta una cantidad máxima de la potencia solicitada por un usuario.

42. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 37, en el que el ajuste (1240) de la cantidad de potencia suministrada a la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica comprende el ajuste de una carrera de un impulso o intervalo de corte siguiente a un intervalo de detección diferente de cero.

43. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 42, que comprende además ajustar (1250) la cantidad de potencia que debe suministrarse a la punta cortante de la pieza de mano ultrasónica con un coeficiente de sensibilidad (1360).