ES2341058T3 - Pieza de mano de ultrasonidos. - Google Patents
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Abstract
Sistema de pieza de mano ultrasónica, que comprende: una pieza de mano de ultrasonidos (10) que presenta una envuelta de pieza de mano (11), una pluralidad de elementos piezoeléctricos (14) conectados a un cuerno de ultrasonidos (12), estando los elementos piezoeléctricos y el cuerno sujetos dentro de la envuelta, un conducto de aspiración (50) y unos medios de accionamiento (24) para aplicar una señal de accionamiento que presenta una primera frecuencia y una segunda frecuencia para accionar los elementos piezoeléctricos, siendo los elementos piezoeléctricos (14) sensibles a la aplicación de la señal de accionamiento de manera que la aplicación de la señal de accionamiento que presenta la primera frecuencia a los elementos piezoeléctricos produce movimiento torsional en el cuerno y la aplicación de la señal de accionamiento que presenta la segunda frecuencia produce movimiento longitudinal en el cuerno, caracterizado porque el sistema comprende además un sensor (60) para detectar el vacío en el conducto de aspiración y proporcionar el vacío detectado a los medios de accionamiento (34), en el que los medios de accionamiento están configurados para aplicar la señal de accionamiento que presenta la segunda frecuencia cuando el vacío detectado en el conducto de aspiración excede un umbral predeterminado.
Description
Pieza de mano de ultrasonidos.
La presente invención se refiere a dispositivos
ultrasónicos y, más particularmente, a dispositivos para controlar
una pieza de mano de facoemulsificación oftálmica.
Un dispositivo quirúrgico ultrasónico típico
adecuado para intervenciones oftálmicas está constituido por una
pieza de mano accionada ultrasónicamente, una punta de corte hueca
aneja, una manga de irrigación y una consola de control
electrónica. El conjunto de pieza de mano se une a la consola de
control por un cable eléctrico y tubos flexibles. Por medio del
cable eléctrico, la consola modifica el nivel de potencia
transmitido por la pieza de mano a la punta de corte aneja y los
tubos flexibles suministran fluido de irrigación al ojo y extraen
fluido de aspiración de éste a través del conjunto de pieza de
mano.
La parte operativa de la pieza de mano es una
barra o cuerno resonante hueco centralmente ubicado fijado de forma
directa a un grupo de cristales piezoeléctricos. Los cristales
suministran la vibración ultrasónica requerida necesaria para
accionar el cuerno y la punta de corte fijada durante la
facoemulsificación y son controlados por la consola. El conjunto
cristal/cuerno se suspende dentro del cuerpo o envuelta hueco de la
pieza de mano en sus puntos nodales por medio de monturas
relativamente inflexibles. El cuerpo de la pieza de mano termina en
una porción u ojiva de diámetro reducido en el extremo distal del
cuerpo. La ojiva está roscada externamente para aceptar la manga de
irrigación. Asimismo, el ánima del cuerno está internamente roscada
en su extremo distal para recibir las roscas externas de la punta de
corte. La manga de irrigación tiene también un ánima internamente
roscada que se atornilla sobre las roscas externas de la ojiva. La
punta de corte se ajusta de modo que la punta sobresalga solamente
una cantidad predeterminada más allá del extremo abierto de la
manga de irrigación. Las piezas de mano ultrasónicas y puntas de
corte se describen con mayor detalle 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; y nº
4.922.902.
4.922.902.
Cuando se usan para realizar una
facoemulsificación, los extremos de la punta de corte y la manga de
irrigación se insertan en una pequeña incisión de anchura
predeterminada de la córnea, la esclerótica u otra localización en
el tejido del ojo con el fin de tener acceso a la cámara anterior
del ojo. La punta de corte se hace vibrar ultrasónicamente a lo
largo de su eje longitudinal dentro de la manga de irrigación por el
cuerno ultrasónico accionado por cristal, emulsificando así, por
contacto, el tejido seleccionado in situ. El ánima hueca de
la punta de corte se interconecta con el ánima del cuerno, que, a su
vez, se interconecta con el conducto de aspiración que va de la
pieza de mano a la consola. Una fuente de presión reducida o vacío
en la consola extrae o aspira el tejido emulsificado desde el ojo a
través del extremo abierto de la punta de corte, el ánima de la
punta de corte, el ánima del cuerno y el conducto de aspiración y lo
lleva a un dispositivo de recogida. La aspiración del tejido
emulsificado es ayudada por una solución de lavado salina o un
irrigante que se inyecta en el lugar quirúrgico a través del
pequeño intersticio anular entre la superficie interior de la manga
de irrigación y la superficie exterior de la punta de corte. El
irrigante mantiene también el equilibrio fluídico en el ojo y ayuda
al ojo a mantener su forma.
Se ha intentado anteriormente combinar un
movimiento longitudinal ultrasónico de la punta de corte con un
movimiento giratorio de la punta; véanse las patentes US nº
5.222.959 (Anis), nº 5.722.945 (Anis et al.) y nº 4.504.264
(Kelman). Estos intentos anteriores han utilizado motores eléctricos
para proporcionar la rotación de la punta, los cuales requieren
anillos tóricos u otras juntas de sellado que pueden fallar, además
de la complejidad añadida y del posible fallo de los motores.
Se ha intentado asimismo anteriormente generar
movimiento longitudinal y torsional sin el uso de motores
eléctricos. Por ejemplo, en las patentes US nº 6.028.387, nº
6.077.285 y nº 6.402.769 (Boukhny) se describe una pieza de mano
que tiene dos pares de cristales piezoeléctricos. Un par está
polarizado para producir movimiento longitudinal. El otro par está
polarizado para producir movimiento torsional. Dos señales de
accionamiento independientes se utilizan para accionar los dos
pares de cristales. En la práctica real, es difícil de conseguir
que una pieza de mano que utilice dos pares de cristales resuene en
ambas direcciones longitudinal y torsional. En la publicación de
patente US 2001/0011176 A1 (Boukhny) se describe una posible
solución. Esta referencia describe una pieza de mano que presenta
un único grupo de cristales piezoeléctricos que producen movimiento
longitudinal y una serie de hendiduras diagonales en el cuerno o
punta de la pieza de mano que producen movimiento torsional cuando
el cuerno o la punta es accionado a la frecuencia resonante de los
cristales piezoeléctricos. De nuevo, en la práctica, las
frecuencias resonantes de los cristales piezoeléctricos y de la
punta o el cuerno no coincidían, de modo que era difícil de
conseguir un movimiento longitudinal y torsional simultáneo. Un
dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 1 se conoce a
partir del documento EP-A-1 625
836.
En consecuencia, continúa existiendo una
necesidad de una pieza de mano ultrasónica fiable que vibre
longitudinal y torsionalmente, de forma simultánea o
independiente.
La presente invención mejora los métodos de
funcionamiento de una pieza de mano ultrasónica de la técnica
anterior proporcionando una pieza de mano que presenta por lo menos
un grupo de elementos piezoeléctricos polarizados para producir
movimiento longitudinal cuando se excitan a la frecuencia resonante
relevante. Los cristales piezoeléctricos están conectados a un
cuerno ultrasónico al que está fijada una punta de corte. El cuerno
y/o la punta de corte contienen una pluralidad de hendiduras o
surcos diagonales. Las hendiduras o surcos producen un movimiento
torsional optimizado en la punta de corta cuando los cristales
piezoeléctricos se excitan a una segunda frecuencia resonante.
Cuando está en un modo torsional, el material puede atascar la
punta de corte.
En consecuencia, un objetivo de la presente
invención consiste en proporcionar una pieza de mano de ultrasonidos
que tenga movimiento longitudinal y torsional.
Otro objetivo de la presente invención consiste
en proporcionar una pieza de mano de ultrasonidos con un cuerno que
tenga una serie de hendiduras diagonales para producir movimiento
torsional.
Otros objetivos, características y ventajas de
la presente invención resultarán evidentes haciendo referencia a
los dibujos y a la descripción siguiente de los dibujos y
reivindicaciones.
La figura 1 es una vista en perspectiva de una
pieza de mano que puede utilizarse con un método que no es parte de
la presente invención, con la caja exterior retirada.
La figura 2 es una vista en perspectiva de un
cuerno ultrasónico que puede usarse con el método de la presente
invención.
La figura 3 es un diagrama de bloques de un
circuito de accionamiento que puede utilizarse con la presente
invención.
La figura 4 es una vista en perspectiva de una
pieza de mano y una consola de control que pueden utilizarse con la
presente invención.
Como se aprecia en la figura 4, una consola
quirúrgica 320 adecuada para uso con la presente invención puede
ser cualquier consola de control quirúrgica comercialmente
disponible, tal como los sistemas quirúrgicos INFINITI® disponibles
en Alcon Laboratories, Inc., Fort Worth, Texas. La consola 320 está
conectada a una pieza de mano 10 a través de un conducto de
irrigación 322 y un conducto de aspiración 50, y el flujo a través
de los conductos de paso 322 y 50 es controlado por el usuario, por
ejemplo por medio de un interruptor de pedal 326. La potencia es
suministrada a la pieza de mano a través de un cable eléctrico
400.
Como se aprecia en la figura 1, la pieza de mano
10 de la presente invención comprende en general un cuerno
ultrasónico 12, realizado típicamente en una aleación de titanio. El
cuerno 12 presenta una pluralidad de hendiduras helicoidales que se
discutirán posteriormente. Una pluralidad (típicamente 1 ó 2 pares)
de elementos piezoeléctricos en forma de anillo 14 están sujetos
por una tuerca de compresión 15 contra el cuerno 12. Una caña de
aspiración 16 se extiende hacia abajo por toda la longitud de la
pieza de mano 10 a través del cuerno 12, los elementos
piezoeléctricos 14, la tuerca 15 y a través de un tapón 18 en el
extremo distal de la pieza de mano 10. Un tubo de aspiración 16
permite que se aspire material a través de una punta hueca 20, que
está fijada al cuerno 12, y a través de la pieza de mano 10 y hacia
fuera de ésta. Un tapón 18 sella la envuelta exterior 11 de la
pieza de mano 10 de forma estanca a los fluidos, permitiendo que la
pieza de mano 10 se someta a autoclave sin afectar adversamente a
los elementos piezoeléctricos 14. Unos surcos adicionales 22 para
sellar juntas de anillo tórico (no mostradas) están dispuestas en el
cuerno 12.
Como se aprecia en la figura 2, el cuerno 12
contiene una pluralidad de hendiduras helicoidales 24.
Preferentemente, la anchura de las hendiduras 24 está entre 2% y
65% del diámetro exterior del cuerno 12. Esto, por supuesto,
afectará a la forma en que pueden realizarse muchas hendiduras 24 en
el cuerno 12 (por ejemplo, si las hendiduras 24 son el 65% del
diámetro del cuerno 12, entonces sólo puede cortarse una hendidura
24 en el cuerno 12). La anchura seleccionada de las hendiduras 24
dependerá de lo deseado respecto el movimiento torsional. La
profundidad de las hendiduras 24 en el cuerno 12 está
preferentemente entre 4% y 45% del diámetro exterior del cuerno 12.
Las hendiduras 24 pueden tener un fondo cortado plano o cuadrado,
pero tienen preferentemente un fondo redondo o redondeado, que es
más fácil de fabricar. La longitud de las hendiduras 24 está
preferentemente entre 8% y 75% de la longitud del diámetro mayor
del cuerno 12. El paso de las hendiduras 24 está preferentemente
entre 125% y 500% del diámetro mayor del cuerno 12. A título de
ejemplo, en el contexto de la presente invención se ha descubierto
que una configuración adecuada de las hendiduras 24 de un cuerno 12
con un diámetro exterior de 0,475 pulgadas es un total de ocho
hendiduras 24 de una anchura de 0,04 pulgadas, una profundidad de
0,140 (con un fondo de radio completo), una longitud de 0,7
pulgadas y un paso de 1,35 pulgadas, lo que proporciona un
movimiento torsional adecuado del cuerno 12 sin comprometer el
movimiento longitudinal del cuerno 12.
Como se aprecia mejor en la figura 1, la
localización de los puntos nodales longitudinales y torsionales (los
puntos con velocidad cero del respectivo modo) es importante para
el funcionamiento adecuado de la pieza de mano 10. El nodo
torsional 26 está situado preferentemente en el nodo longitudinal
proximal 28, de modo que el nodo torsional 26 y el nodo
longitudinal 28 son coincidentes, por ejemplo ambos de los cuales
están situados en el tapón 18. La pieza de mano 10 contiene también
un nodo longitudinal distal 30 situado en una porción de diámetro
reducido 32 del cuerno 12.
Como se aprecia en la figura 3, un circuito de
accionamiento 34 que puede utilizarse con la pieza de mano 10 de la
presente invención es preferentemente similar al descrito en la
patente US nº 5.431.664, ya que el circuito de accionamiento 34
supervisa la admitancia de la pieza de mano 10 y controla la
frecuencia de la pieza de mano 10 para mantener una admitancia
constante. Sin embargo, el circuito de accionamiento 34 vigila el
modo torsional y el modo longitudinal y controla estos modos en la
pieza de mano 10 utilizando dos frecuencias de accionamiento
diferentes. Preferentemente, la señal de accionamiento torsional es
aproximadamente de 32 kHz y la señal de accionamiento longitudinal
es de 44 kHz, pero estas frecuencias cambiarán dependiendo de los
elementos piezoeléctricos 14 utilizados y del tamaño y la forma del
cuerno 12 y las hendiduras 24. Aunque la señal de accionamiento
longitudinal o la señal de accionamiento torsional puede
suministrarse de manera continua, la señal de accionamiento
longitudinal y la señal de accionamiento torsional se alternan
preferentemente, de modo que la señal de accionamiento se
proporciona en un impulso deseado a una frecuencia y, a
continuación, se conmuta a la otra frecuencia para un impulso
similar, con ausencia de solapamiento entre las dos frecuencias,
pero sin intersticio ni pausa en la señal de accionamiento.
Alternativamente, la señal de accionamiento puede maniobrarse de
una manera similar a la descrita, pero pueden introducirse pausas o
intersticios cortos en la señal de accionamiento. Además, la
amplitud de la señal de accionamiento puede modularse y ajustarse
con independencia para cada frecuencia.
La pausa o intersticio entre las señales de
accionamiento puede servir para diversos propósitos. Un objetivo es
permitir que se atenúe o se detenga el movimiento de ultrasonidos de
los elementos piezoeléctricos 14 y el cuerno 12 de modo que los
fragmentos del cristalino puedan succionarse una vez más hasta la
punta 20 y se restablezca una oclusión, incrementando así la fuerza
de retención en el fragmento del cristalino. El recurso de
restablecer la oclusión incrementará la eficiencia de corte del
siguiente impulso de ultrasonidos, ya sea longitudinal o torsional.
Otro objetivo de la pausa o el intersticio entre las señales de
accionamiento es permitir que se atenúe o se detenga el movimiento
de ultrasonidos de los elementos piezoeléctricos 14 y el cuerno 12
antes de que se excite el otro modo (longitudinal o torsional).
Dicha atenuación entre las señales de accionamiento reducirá la
cantidad de interacciones potenciales no lineales en el sistema que
pueden generar un calor indeseable y llevar a una degradación
prematura de los elementos piezoeléctricos 14 o a un fallo mecánico
de todo el conjunto.
Alternativamente, puede haber un ligero
solapamiento en las señales de accionamiento longitudinales y
torsionales. El solapamiento puede proporcionar intervalos de
tiempo relativamente cortos cuando la acción añadida de ambos
desplazamientos torsionales y longitudinales da como resultado una
velocidad especialmente rápida de emulsificación del cristalino y,
no obstante, el solapamiento es suficientemente corto para impedir
que los elementos piezoeléctricos 14 experimenten una degradación o
fallo prematuro de todo el conjunto mecánico como resultado de un
esfuerzo excesivo.
Todavía otra alternativa consiste en hacer que
ambas señales de accionamiento longitudinal y torsional se solapen
completamente, dando así como resultado la aplicación de altos
niveles de esfuerzo al material del cristalino cuando las dos
señales se solapan y, no obstante, dejando entre medias una pausa
para que se reestablezca la oclusión y se forme un vacío, con lo
que se mejora la eficiencia de la siguiente aplicación de
impulsos.
Todavía otra alternativa es aplicar una señal
longitudinal continua con una señal torsional pulsada, o viceversa
una señal torsional continua con una señal longitudinal pulsada. La
aplicación continua de ultrasonidos torsionales no provoca
repulsión debido a que el movimiento de la punta 20 está orientado
de forma perpendicular a la dirección del acoplamiento de la punta
20 con el cristalino y las aplicaciones pulsadas de ultrasonidos
longitudinales son suficientemente cortas para impedir un
sobrecalentamiento o daño mecánico a los elementos piezoeléctricos
14.
Adicionalmente, como se expone anteriormente,
las señales de accionamiento longitudinales y torsionales pueden
aplicarse de forma continua y simultánea, seleccionándose las
amplitudes de ambas señales de tal modo que se reduzca el
sobrecalentamiento y el excesivo esfuerzo mecánico en el sistema. Si
va a utilizarse tal esquema de accionamiento, se prefieren dos
grupos de elementos piezoeléctricos 14, aplicándose la señal
torsional a un grupo, mientras la señal longitudinal se aplica al
otro grupo.
Finalmente, el movimiento longitudinal de la
punta ayuda a limpiar el material que se aspira hacia la punta de
una manera similar al bombeo peristáltico. El movimiento torsional
de la punta no produce este movimiento peristáltico. Como
resultado, la punta 20 puede tender a atascarse cuando se utiliza
movimiento puramente torsional. El atascamiento de la punta es
evidenciado por una elevación del vacío de aspiración en el conducto
de aspiración 50, creándose tal vacío por una bomba 70. Por tanto,
cuando se percibe un incremento del vacío de aspiración en el
conducto de aspiración 50 por el sensor de presión 60, el sensor 60
proporciona esta información al circuito de accionamiento 34.
Cuando el vacío percibido excede un umbral predeterminado, el modo
longitudinal puede habilitarse brevemente o incrementarse en
intensidad o duración para ayudar a despejar cualquier atascamiento.
Un experto en la materia reconocerá que pueden introducirse
variaciones en la duración y/o la temporización del impulso
longitudinal, según se requiera, para despejar adecuadamente
cualquier atascamiento de la punta. Adicionalmente, ciertos niveles
de potencia torsional más altos pueden ser más propensos al
atascamiento que niveles de potencia inferiores. Por tanto, puede
provocarse automáticamente y a niveles de potencia variables un
movimiento longitudinal cuando el nivel de potencia torsional
alcance un nivel de potencia preseleccionado. Un experto en la
materia reconocerá también que la frase "nivel de potencia"
comprende tanto la amplitud (carrera) como el ciclo de servicio del
impulso.
Aunque se han descrito anteriormente
determinadas formas de realización de la presente invención, estas
descripciones se proporcionan a título ilustrativo y explicativo.
Pueden introducirse variaciones, cambios, modificaciones y
desviaciones respecto de los sistemas y métodos expuestos
anteriormente, sin apartarse del alcance de las
reivindicaciones.
Claims (5)
1. Sistema de pieza de mano ultrasónica, que
comprende:
una pieza de mano de ultrasonidos (10) que
presenta una envuelta de pieza de mano (11), una pluralidad de
elementos piezoeléctricos (14) conectados a un cuerno de
ultrasonidos (12), estando los elementos piezoeléctricos y el
cuerno sujetos dentro de la envuelta, un conducto de aspiración (50)
y unos medios de accionamiento (24) para aplicar una señal de
accionamiento que presenta una primera frecuencia y una segunda
frecuencia para accionar los elementos piezoeléctricos, siendo los
elementos piezoeléctricos (14) sensibles a la aplicación de la
señal de accionamiento de manera que la aplicación de la señal de
accionamiento que presenta la primera frecuencia a los elementos
piezoeléctricos produce movimiento torsional en el cuerno y la
aplicación de la señal de accionamiento que presenta la segunda
frecuencia produce movimiento longitudinal en el cuerno,
caracterizado porque
el sistema comprende además un sensor (60) para
detectar el vacío en el conducto de aspiración y proporcionar el
vacío detectado a los medios de accionamiento (34),
en el que los medios de accionamiento están
configurados para aplicar la señal de accionamiento que presenta la
segunda frecuencia cuando el vacío detectado en el conducto de
aspiración excede un umbral predeterminado.
2. Sistema según la reivindicación 1, en el que
los medios de accionamiento están configurados además para
proporcionar una señal de accionamiento de manera que la primera
frecuencia y la segunda frecuencia no se solapen.
3. Sistema según la reivindicación 1, en el que
los medios de accionamiento están configurados además para
proporcionar una señal de accionamiento de manera que la primera
frecuencia y la segunda frecuencia se solapen.
4. Sistema según la reivindicación 1, en el que
los medios de accionamiento están configurados además para
proporcionar una señal de accionamiento que presenta la primera
frecuencia aplicada continuamente y la segunda frecuencia pulsada
en respuesta al vacío detectado en el conducto de aspiración.
5. Sistema según la reivindicación 4, en el que
los medios de accionamiento están configurados además para
proporcionar una señal de accionamiento que presenta la primera
frecuencia o la segunda frecuencia con una duración y/o
temporización de impulso variable.
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