ES2344921T3 - Control de la aspiracion por medio de flujo o de impedancia. - Google Patents
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Abstract
Aparato para controlar la aspiración en un sistema microquirúrgico (10), que comprende: una fuente de gas presurizado (12); un generador de vacío (22) acoplado de manera fluida a dicha fuente de gas presurizado (12); una cámara de aspiración (26) acoplada de manera fluida a dicha fuente de gas presurizado (12) y a dicho generador de vacío (22); un sensor de nivel de fluido (28) acoplado de manera funcional a dicha cámara de aspiración (26); una bomba (30) acoplada de manera fluida a dicha cámara de aspiración (26); un controlador proporcional (40); y un ordenador (38) eléctricamente acoplado a dicho sensor de nivel de fluido (28), dicha bomba (30) y dicho controlador proporcional (40); en el que, tras la selección de un caudal de succión deseado para dicha cámara de aspiración a través de dicho controlador proporcional, dicho sensor de nivel de fluido (28) determina un nivel de fluido real en dicha cámara de aspiración (26) y proporciona una señal correspondiente a dicho nivel de fluido determinado a dicho ordenador (38), y dicho ordenador (38) calcula un caudal de succión en respuesta a dicho nivel de fluido determinado y utiliza dicho caudal de succión calculado para detectar una oclusión.
Description
Control de la aspiración por medio de flujo o de
impedancia.
La presente invención se refiere en general al
control de la aspiración en sistemas microquirúrgicos y, más
particularmente, al control de la aspiración en sistemas
microquirúrgicos oftálmicos.
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Durante la cirugía de incisión pequeña y,
particularmente, durante la cirugía oftálmica, se insertan sondas
pequeñas en el lugar operativo para cortar, retirar o manipular de
otra forma el tejido. Durante estas intervenciones quirúrgicas, se
infunde típicamente fluido en el ojo y el fluido de infusión y el
tejido se aspiran desde el lugar quirúrgico. Condiciones quirúrgicas
y objetivos quirúrgicos variables pueden llevar a cantidades de
esfuerzo variables requeridas para retirar el tejido y el fluido con
efectividad y seguridad.
Los tipos de sistemas de aspiración utilizados
antes de la presente invención se caracterizaban generalmente por
ser controlados en flujo o controlados en vacío dependiendo del tipo
de bomba utilizada en el sistema. Cada tipo de sistema tiene ciertas
ventajas. El documento WO 93/18802, por ejemplo, describe un sistema
de control que puede utilizarse en un sistema de aspiración
controlado en flujo o en un sistema de aspiración controlado en
vacío.
Los sistemas de aspiración controlados en vacío
son hechos funcionar estableciendo un nivel de vacío deseado que el
sistema busca mantener. El caudal depende de la presión intraocular,
el nivel de vacío y la resistencia al flujo en la trayectoria de
fluido. La información de caudal real no está disponible. Los
sistemas de aspiración controlados en vacío utilizan típicamente una
bomba venturí o de diafragma. Los sistemas de aspiración controlados
en vacío ofrecen las ventajas de tiempos de respuesta rápidos,
control de niveles de vacío decrecientes y buenas prestaciones
fluídicas mientras se aspira aire, tal como durante una intervención
de intercambio de aire/fluido. Los inconvenientes de dichos sistemas
son la falta de información de flujo, lo que da como resultado altos
flujos transitorios durante la facoemulsificación o fragmentación,
unido a una falta de detección de oclusión. Los sistemas controlados
en vacío son difíciles de hacer funcionar en un modo controlado en
flujo debido a los problemas de medición no invasiva de flujo en
tiempo real.
Los sistemas de aspiración controlados en flujo
se hacen funcionar estableciendo un caudal de aspiración deseado
para que lo mantenga el sistema. Los sistemas de aspiración
controlados en flujo utilizan típicamente una bomba peristáltica, de
caracol o de paletas. Los sistemas de aspiración controlados en
flujo ofrecen las ventajas de caudales estables y niveles de vacío
automáticamente crecientes bajo oclusión. Los inconvenientes de
dichos sistemas son tiempos de respuesta relativamente lentos y
respuestas a rotura de oclusión indeseadas cuando se utilizan
grandes componentes dóciles, y el vacío no puede reducirse
linealmente durante una oclusión de la punta. Los sistemas
controlados en flujo son difíciles de hacer funcionar en un modo
controlado en vacío debido a que los retardos de tiempo en la
medición del vacío pueden provocar inestabilidad en el bucle de
control, reduciendo las prestaciones dinámicas.
Un sistema quirúrgico oftálmico actualmente
disponible, el sistema MBLLENIUM de Storz Instrument Company,
contiene tanto un sistema de aspiración controlado en vacío (que
utiliza una bomba venturi) como un sistema de aspiración controlado
en flujo independiente (que utiliza una bomba de caracol). Las dos
bombas no pueden utilizarse simultáneamente, y cada bomba requiere
un tubo y un cartucho de aspiración independientes.
Otro sistema quirúrgico oftálmico actualmente
disponible, el sistema ACCURUS® de Alcon Laboratories, Inc.,
contiene tanto una bomba venturi como una bomba peristáltica que
funcionan en serie. La bomba venturi aspira material desde el lugar
quirúrgico hasta una pequeña cámara de recogida. La bomba
peristáltica bombea el material aspirado desde la cámara de recogida
pequeña hasta una bolsa de recogida mayor. La bomba peristáltica no
proporciona vacío de aspiración al lugar quirúrgico. Así, el sistema
funciona como un sistema controlado en vacío.
En consecuencia, continúa existiendo la
necesidad de proporcionar un procedimiento mejorado de retirar de
forma efectiva y segura tejido y fluido aspirados en un sistema
microquirúrgico.
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La presente invención se refiere al control de
la aspiración en un sistema microquirúrgico. Se crea un caudal de
succión deseado en una cámara de aspiración utilizando una fuente de
gas presurizado, un generador de vacío y una bomba. Se aspira fluido
desde un dispositivo quirúrgico hasta la cámara de aspiración. Se
determina un nivel real del fluido en la cámara de aspiración.
Según la presente invención, se proporciona un
sistema como el definido en la reivindicación 1, en el que se
calcula un caudal de succión en respuesta al nivel real de fluido.
Se vigila un cambio en el caudal de succión para detectar una
oclusión.
En otro aspecto de la presente invención, se
calcula una impedancia de succión en respuesta al caudal de succión.
Se vigila un cambio en la impedancia de succión para detectar una
oclusión.
Para una comprensión más completa de la presente
invención y para objetos y ventajas adicionales de la misma, se hace
referencia a la siguiente descripción tomada junto con el dibujo que
se acompaña, en el que la figura 1 es un diagrama esquemático que
ilustra el control de aspiración en un sistema microquirúrgico.
La forma de realización preferida de la presente
invención y sus ventajas se entienden mejor haciendo referencia a la
figura 1 de los dibujos. Un sistema microquirúrgico 10 incluye una
fuente de gas presurizado 12, una válvula de aislamiento 14, una
válvula proporcional de vacío 16, una segunda válvula proporcional
de vacío opcional 18, una válvula proporcional de presión 20, un
generador de vacío 22, un transductor de presión 24, una cámara de
aspiración 26, un sensor de nivel de fluido 28, una bomba 30, una
bolsa de recogida 32, una lumbrera de aspiración 34, un dispositivo
quirúrgico 36, un ordenador o microprocesador 38 y un dispositivo de
control proporcional 40. Los diversos componentes del sistema 10
están acoplados en materia de fluido por medio de conductos de
fluido 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56 y 58. Los diversos componentes del
sistema 10 están acoplados eléctricamente por medio de interfaces
60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74 y 76. La válvula 14 es
preferentemente una válvula de solenoide de
"conexión/desconexión". Las válvulas 16-20 son
preferentemente válvulas de solenoide proporcionales. El generador
de vacío 22 puede ser cualquier dispositivo adecuado para generar
vacío, pero es preferentemente un chip de vacío o un chip venturi
que genera vacío cuando la válvula de aislamiento 14 y las válvulas
proporcionales de vacío 16 y/o 18 están abiertas y se hace pasar gas
desde la fuente de gas presurizado 12 a través del generador de
vacío 22. El transductor de presión 24 puede ser cualquier
dispositivo adecuado para medir directa o indirectamente la presión
y el vacío. El sensor de nivel de fluido 28 puede ser cualquier
dispositivo adecuado para medir el nivel de un fluido 42 dentro de
la cámara de aspiración 26, pero es preferentemente capaz de medir
niveles de fluido de una manera continua. La bomba 30 puede ser
cualquier dispositivo adecuado para generar vacío, pero es
preferentemente una bomba peristáltica, una bomba de caracol o una
bomba de paletas. El microprocesador 38 es capaz de implementar
control de realimentación y, preferentemente, control PID. El
controlador proporcional 40 puede ser cualquier dispositivo adecuado
para controlar proporcionalmente el sistema 10 y/o el dispositivo
quirúrgico 36, pero es preferentemente un controlador de pedal.
El sistema 10 utiliza preferentemente tres
procedimientos diferentes para controlar la aspiración, el control
de vacío, el control de succión y el control de flujo. En el modo de
control de vacío, el microprocesador 38 activa la válvula de
aislamiento 14 por medio de la interfaz 66 y mantiene la válvula de
presión 20 en un estado cerrado por medio de la interfaz 70. El
controlador proporcional 40 y el microprocesador 38 se utilizan para
abrir o cerrar proporcionalmente la válvula proporcional 16 (y
opcionalmente la válvula proporcional de vacío 18 para niveles más
altos de vacío) por medio de las interfaces 60, 64 y 68. Un cirujano
introduce un nivel de vacío máximo en el microprocesador 38.
Utilizando el controlador proporcional 40, el cirujano puede variar
entonces proporcionalmente el vacío deseado proporcionado al
dispositivo quirúrgico 36 y la cámara de aspiración 26 por medio del
generador de vacío 22 entre cero y el valor máximo. Cuando la cámara
de aspiración 26 se llena de fluido 42 aspirado por el dispositivo
quirúrgico 36, el transductor de presión 24 mide el vacío real en la
cámara de aspiración 26 y proporciona una señal correspondiente al
microprocesador 38 por medio de la interfaz 72. El microprocesador
38 proporciona a su vez señales de realimentación a las válvulas 16
y 18 por medio de las interfaces 64 y 68 para mantener el vacío al
nivel deseado indicado por el controlador proporcional 40.
En el modo de control de succión, el
microprocesador 38 activa las válvulas 14, 16, 18 y 20. El sistema
10 está configurado para proporcionar un intervalo de succión al
dispositivo quirúrgico 36 y la cámara de aspiración 26 desde un
valor positivo pequeño de presión a un valor negativo mayor de
presión (o vacío). Este intervalo está comprendido entre
aproximadamente +150 mm de Hg y aproximadamente -650 mm de Hg.
Utilizando el controlador proporcional 40, un cirujano puede variar
proporcionalmente en este intervalo la succión deseada proporcionada
al dispositivo quirúrgico 36 y la cámara de aspiración 26 por medio
de la fuente de gas presurizado 12 y el generador de vacío 22. Una
señal correspondiente a la succión deseada es proporcionada al
microprocesador 38 a través de la interfaz 60. El transductor de
presión 24 proporciona una señal correspondiente a la presión de
succión real en la cámara de aspiración 26 al microprocesador 38 por
medio de la interfaz 72. El microprocesador 38 proporciona señales
de realimentación a cualquier combinación de las válvulas 16, 18 y
20 por medio de las interfaces 64, 68 y 70, respectivamente, para
mantener la succión dentro de la cámara de aspiración 26 y el
dispositivo quirúrgico 36 al nivel deseado. Como apreciará un
experto en la materia, el modo de control de succión permite que el
microprocesador 38 cierre las válvulas 16 y 18 y abra la válvula 20
para crear una presión dentro de la cámara de aspiración 26 igual a
la presión intraocular a fin de impedir un flujo pasivo desde el ojo
hasta el dispositivo quirúrgico 36 y la cámara de aspiración 26.
En el modo de control de flujo, el
microprocesador 38 activa las válvulas 14, 16, 18 y 20. El sistema
10 está configurado para proporcionar un intervalo de flujo al
dispositivo quirúrgico 36 y la cámara de aspiración 26 desde un
valor de flujo cero hasta un valor máximo de flujo. Utilizando el
controlador proporcional 40, un cirujano puede variar
proporcionalmente en este intervalo el caudal de succión deseado
para el dispositivo quirúrgico 36 y la cámara de aspiración 26. El
caudal se calcula utilizando la siguiente ecuación:
Q_{succión} =
Q_{bomba}(N,P) + A
dz/dt,
en la que Q_{succión} es el
caudal de succión, Q_{bomba} es el caudal de la bomba 30, N es la
velocidad de la bomba 30, P es la presión de succión medida por el
transductor de presión 24, A es el área en sección transversal de la
cámara de aspiración 26, y Z es el nivel de fluido 42 en la cámara
de aspiración 26 medido por medio del sensor de nivel de fluido 28.
Una señal correspondiente al Q_{succión} deseado se proporciona al
microprocesador 38 por medio de la interfaz 60. El microprocesador
38 proporciona una señal correspondiente a la velocidad de bomba N a
la bomba 30 por medio de la interfaz 74 en respuesta al
Q_{succión} deseado. El sensor de nivel de fluido 28 proporciona
una señal correspondiente al nivel real de fluido dentro de la
cámara de aspiración 26 al microprocesador 38 por medio de la
interfaz 76. El microprocesador 38 utiliza el modo de control de
succión, como se describe anteriormente, para mantener el
Q_{succión} al nivel deseado. Más específicamente, el
microprocesador 38 calcula el Q_{succión} en respuesta al nivel
real de fluido dentro de la cámara de aspiración 26 y proporciona
señales de realimentación a cualquier combinación de las válvulas
16, 18 y 20 por medio de las interfaces 64, 68 y 70, respectivamente
para mantener el Q_{succión} al nivel deseado. Como parte del modo
de control de succión, el transductor de presión 24 proporciona una
señal correspondiente a la presión de succión real P en la cámara de
aspiración 26 al microprocesador 38 por medio de la interfaz 72.
Como apreciará un experto en la materia, el modo de control de flujo
permite que el microprocesador 38 mantenga un nivel constante de
fluido 42 en la cámara de aspiración 26 (dz/dt = 0) para mantener el
caudal.
En el modo de control de succión, la impedancia
de succión puede definirse como sigue:
I =
(P_{succión} -
P_{referencia})/Q_{succión}
en la que I es la impedancia de
succión, Q_{succión} es el caudal de succión, P_{succión} es la
presión de succión P medida por el transductor de presión 24 y
P_{referencia} es una presión de referencia, tal como la presión
intraocular en un circuito de aspiración de un sistema
microquirúrgico, o la presión de infusión, la presión de irrigación
o la presión atmosférica en el circuito de infusión de un sistema
microquirúrgico. Como se presenta anteriormente, los sistemas de
aspiración controlados en vacío tradicionales no son capaces de
detectar una oclusión en el circuito de aspiración y los sistemas de
aspiración basados en flujo tradicionales detectan la oclusión en el
circuito de aspiración vigilando el cambio en el vacío medido. Se ha
descubierto que la vigilancia del cambio en Q_{succión} o I es una
forma más efectiva y segura de detectar la oclusión en un circuito
de aspiración de un sistema microquirúrgico. La detección de la
oclusión vigilando el cambio en Q_{succión} o I proporciona a un
cirujano una idea mejor de las características del material que está
provocando la oclusión. Se cree que se prefiere la vigilancia del
cambio en I sobre la vigilancia del cambio en Q_{succión}.
Preferentemente, el microprocesador 38 vigila tal cambio en
Q_{succión} o I en tiempo
real.
Una vez que se detecta la oclusión vigilando el
cambio en Q_{succión} o I, el microprocesador 38 puede ajustar
automáticamente otros parámetros quirúrgicos con el fin de mejorar
la velocidad y la seguridad de la intervención quirúrgica. Por
ejemplo, si el dispositivo quirúrgico 36 es una sonda de
facoemulsilficación, la energía de ultrasonidos, la presión de
succión deseada, el caudal de succión deseado y/o la presión de
infusión pueden ajustarse en tiempo real cuando cambie Q_{succión}
o I. Como otro ejemplo, si el dispositivo quirúrgico 36 es una sonda
de vitrectomía, la velocidad de corte, el ciclo de servicio con
lumbrera abierta, la presión de succión deseada, el caudal de
succión deseado y/o la presión de infusión pueden ajustarse en
tiempo real cuando cambie Q_{succión} o I. Además, el
microprocesador 38 puede utilizar cambios en I para comunicar al
cirujano propiedades de fluido o de tejido, tal como la viscosidad,
por medio de una percepción adecuada (por ejemplo, de forma audible,
visual o táctil).
La presente invención se ilustra, en la presente
memoria, como ejemplo y pueden realizarse diversas modificaciones
por un experto en la materia. Por ejemplo, aunque la presente
invención se describa anteriormente con relación a la detección de
oclusión en el circuito de aspiración de un sistema microquirúrgico,
es aplicable también a la detección de oclusión en el circuito de
infusión de un sistema microquirúrgico.
Se cree que el funcionamiento y construcción de
la presente invención serán evidentes a partir de la descripción
anterior. Aunque el aparato y los procedimientos mostrados o
descritos anteriormente se han caracterizado como los preferidos,
pueden realizarse diversos cambios y modificaciones en los mismos
sin apartarse, por ello, del alcance de la invención, tal como éste
se define en las reivindicaciones siguientes.
Claims (10)
1. Aparato para controlar la aspiración en un
sistema microquirúrgico (10), que comprende:
una fuente de gas presurizado (12);
un generador de vacío (22) acoplado de manera
fluida a dicha fuente de gas presurizado (12);
una cámara de aspiración (26) acoplada de manera
fluida a dicha fuente de gas presurizado (12) y a dicho generador de
vacío (22);
un sensor de nivel de fluido (28) acoplado de
manera funcional a dicha cámara de aspiración (26);
una bomba (30) acoplada de manera fluida a dicha
cámara de aspiración (26);
un controlador proporcional (40); y
un ordenador (38) eléctricamente acoplado a
dicho sensor de nivel de fluido (28), dicha bomba (30) y dicho
controlador proporcional (40);
en el que, tras la selección de un caudal de
succión deseado para dicha cámara de aspiración a través de dicho
controlador proporcional, dicho sensor de nivel de fluido (28)
determina un nivel de fluido real en dicha cámara de aspiración (26)
y proporciona una señal correspondiente a dicho nivel de fluido
determinado a dicho ordenador (38), y dicho ordenador (38) calcula
un caudal de succión en respuesta a dicho nivel de fluido
determinado y utiliza dicho caudal de succión calculado para
detectar una oclusión.
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2. Aparato según la reivindicación 1, en el que
dicho ordenador (38) vigila un cambio en dicho caudal de succión
calculado para detectar una oclusión.
3. Aparato según la reivindicación 1, en el que
dicho ordenador (38) calcula una impedancia de succión en respuesta
a dicho caudal de succión calculado y vigila un cambio en dicha
impedancia de succión para detectar una oclusión.
4. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho ordenador (38) ajusta
un parámetro quirúrgico de dicho sistema (10) en respuesta a dicha
oclusión.
5. Aparato según la reivindicación 4, en el que
dicho parámetro quirúrgico se selecciona de entre el grupo
constituido por energía de ultrasonidos, caudal de succión deseado,
presión de succión deseada, presión de infusión, velocidad de corte
y ciclo de servicio con lumbrera abierta.
6. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende además un dispositivo
quirúrgico (36) para aspirar tejido acoplado de manera fluida a
dicha cámara de aspiración (26), y en el que dicho ordenador (38)
ajusta un parámetro quirúrgico de dicho dispositivo (36) en
respuesta a dicha oclusión.
7. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho generador de vacío (22)
es un chip de vacío o un chip venturi.
8. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha bomba (30) es una bomba
peristáltica.
9. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho sistema microquirúrgico
(10) es un sistema microquirúrgico oftálmico.
10. Aparato según la reivindicación 3, en el que
dicho ordenador (38) comunica a un cirujano una propiedad del tejido
o del fluido en respuesta a dicho cambio en dicha impedancia de
succión.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US158259 | 2005-06-21 | ||
| US11/158,259 US20070005030A1 (en) | 2005-06-21 | 2005-06-21 | Aspiration control via flow or impedance |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2344921T3 true ES2344921T3 (es) | 2010-09-09 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES06720911T Active ES2344921T3 (es) | 2005-06-21 | 2006-02-21 | Control de la aspiracion por medio de flujo o de impedancia. |
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| DE (1) | DE602006014967D1 (es) |
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2006
- 2006-02-21 ES ES06720911T patent/ES2344921T3/es active Active
- 2006-02-21 DE DE602006014967T patent/DE602006014967D1/de active Active
- 2006-02-21 AT AT06720911T patent/ATE471172T1/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE602006014967D1 (de) | 2010-07-29 |
| ATE471172T1 (de) | 2010-07-15 |
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