ES2450091B1 - Method of operation of an ultrasonic surgery team and ultrasonic surgery team - Google Patents
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Abstract
Método de funcionamiento de un equipo (1) de cirugía por ultrasonidos, que comprende una pieza de mano (3) y una punta (4) conectada a la misma, según el cual el equipo (1) calcula la frecuencia de resonancia en vacío (fr) y la frecuencia de antirresonancia en vacío (fa), y se autocalibra en vacío para operar a una frecuencia intermedia (fop) entre dichas frecuencias. Ello permite que cuando el equipo (1) opera en carga, la frecuencia de operación o frecuencia intermedia (fop) se aproxime a la frecuencia de resonancia real (fr) del conjunto de pieza de mano (3) y punta (4) ya cargados. De este modo, la operación del equipo es más estable y se consigue un mejor aprovechamiento de la potencia entregada por el equipo (1).Method of operation of an ultrasonic surgery equipment (1), comprising a handpiece (3) and a tip (4) connected thereto, according to which the equipment (1) calculates the vacuum resonance frequency ( fr) and the anti-resonance frequency in vacuum (fa), and it is autocalibrated in vacuum to operate at an intermediate frequency (fop) between said frequencies. This allows that when the equipment (1) operates on load, the operating frequency or intermediate frequency (fop) approximates the real resonance frequency (fr ’) of the handpiece assembly (3) and tip (4) already loaded In this way, the operation of the equipment is more stable and a better use of the power delivered by the equipment (1) is achieved.
Description
La invención se refiere a un método de funcionamiento de un equipo de cirugía por ultrasonidos y a un equipo de cirugía por ultrasonidos. The invention relates to an operating method of an ultrasonic surgery team and an ultrasonic surgery team.
Estado de la técnica State of the art
En determinadas aplicaciones médicas se encuentra enormemente extendido el uso de equipos de cirugía por ultrasonidos para realizar cortes micrométricos, limpiezas mecánicas de precisión u otro tipo de acciones sobre ciertos lejidos u órganos, por ejemplo en el campo de la medicina dental. Los equipos de cirugía por ultrasonidos se basan en una punta que vibra a una frecuencia ultrasónica, es decir, que vibra a una frecuencia elevada asociada a ondas sonoras no audibles por el oído humano. La punta en vibración ultrasónica es capaz de cortar, limpiar o actuar de forma deseada en el tejido u órgano, con mejores resultados y/o ventajas con respecto a los obtenidos mediante la utilización de herramientas manuales o motorizadas tradicionales tales como bisturis manuales. bisturís eléctricos, micro-motores, fresas o discos de diamante. Por ejemplo, el corte de tejido óseo mandibular o maxilar asistido por ultrasonidos posee la ventaja de que los ultrasonidos cortan únicamente y de forma selectiva materia dura (el hueso) sin dañar o afectar negativamente al tejido blando circundante (la encía). Además, el corte por medio de una herramienta de ultrasonidos es muy preciso y permite una buena visibilidad durante la cirugía. También reduce el incremento de la temperatura de los tejidos en comparación con el corte mediante instrumentos tradicionales, mejorando la cicatrización del tejido debido a que la superficie de corte es pulida y a que el daño por calor es muy reducido. In certain medical applications, the use of ultrasonic surgery equipment to perform micrometric cuts, precision mechanical cleaning or other actions on certain tissues or organs, for example in the field of dental medicine, is widespread. Ultrasound surgery equipment is based on a tip that vibrates at an ultrasonic frequency, that is, that vibrates at a high frequency associated with sound waves not audible by the human ear. The tip in ultrasonic vibration is capable of cutting, cleaning or acting as desired in the tissue or organ, with better results and / or advantages over those obtained through the use of traditional hand tools or motorized such as manual scalpels. electric scalpels, micro-motors, strawberries or diamond discs. For example, cutting ultrasound-assisted mandibular or maxillary bone tissue has the advantage that ultrasound only selectively cuts hard matter (the bone) without damaging or negatively affecting the surrounding soft tissue (the gum). In addition, cutting by means of an ultrasound tool is very precise and allows good visibility during surgery. It also reduces the increase in tissue temperature compared to cutting by traditional instruments, improving the healing of the tissue because the cutting surface is polished and because the heat damage is greatly reduced.
Un equipo de cirugía por ultrasonidos suele comprender una pieza de mano eléctrica a la cual se conecta una punta, la cual puede ser cortante o presentar cualquier otro diseño dependiendo de la función que deba realizar. La pieza de mano sirve de agarradero para el cirujano o dentista, a la vez que contiene los elementos necesarios para que la punta conectada a la misma pueda vibrar a frecuencia ultrasónica. Más concretamente, la pieza de mano generalmente comprende al menos un transductor piezoeléctrico, que es una pieza de material piezoeléctrico o malerial capaz de sufrir deformaciones mecánicas cuando es estimulado con una señal eléctrica, es decir, que es capaz de deformarse proporcionalmente a una tensión o corriente eléctrica de entrada aplicada sobre él. La señal eléctrica no es continua sino que es variable en función del tiempo a muy alta frecuencia (frecuencia ultrasónica), lo que provoca que las deformaciones sufridas por los transductores sean también variables. La pieza de mano comprende además un cabezal, que es un conjunto de piezas destinado a vibrar amplificada mente a partir de la deformación de los transductores piezoeléctricos. La vibración amplificada del cabezal se traslada a la punta, que en consecuencia vibra a la misma frecuencia ultrasónica, emitiendo ultrasonidos. La punta en movimiento vibratorio ultrasónico efectúa el corte. An ultrasonic surgery team usually includes an electric handpiece to which a tip is connected, which can be sharp or present any other design depending on the function to be performed. The handpiece serves as a handle for the surgeon or dentist, while containing the necessary elements so that the tip connected to it can vibrate at ultrasonic frequency. More specifically, the handpiece generally comprises at least one piezoelectric transducer, which is a piece of piezoelectric or malerial material capable of mechanical deformation when stimulated with an electrical signal, that is, capable of deforming proportionally to a voltage or electrical input current applied to it. The electrical signal is not continuous but is variable as a function of time at a very high frequency (ultrasonic frequency), which causes the deformations suffered by the transducers to also be variable. The handpiece further comprises a head, which is a set of parts intended to vibrate amplified from the deformation of the piezoelectric transducers. The amplified vibration of the head is transferred to the tip, which consequently vibrates at the same ultrasonic frequency, emitting ultrasound. The tip in ultrasonic vibratory motion cuts.
Además de la pieza de mano y las puntas, el equipo de cirugía por ultrasonidos suele comprender una base o consola, la cual contiene la inteligencia y capacidad procesadora del equipo y alimenta eléctricamente a la pieza de mano. Con este último fin, la base comprende un módulo de potencia capaz de generar la señal eléctrica de alta frecuencia y entregar la misma a la pieza de mano, y un módulo de control que regula el funcionamiento del módulo de potencia. In addition to the handpiece and the tips, the ultrasonic surgery team usually includes a base or console, which contains the intelligence and processing capacity of the equipment and electrically feeds the handpiece. For this last purpose, the base comprises a power module capable of generating the high frequency electrical signal and delivering it to the handpiece, and a control module that regulates the operation of the power module.
Los equipos de cirugía por ultrasonidos conocidos en el mercado generalmente funcionan a frecuencia de resonancia o bien a frecuencia de antirresonancia. Es decir, la frecuencia de la señal eléctrica entregada por el módulo de potencia a los elementos con los que se encuentra cargado (conjunto de pieza de mano y punta) es o bien la frecuencia de resonancia de dicha carga o bien la frecuencia de antirresonancia de dicha carga. La frecuencia de resonancia es aquella para la cual para un valor concreto de amplitud de señal eléctrica se transmite una máxima energía a la carga del módulo de potencia, y en consecuencia se consigue una mayor amplitud de vibración. Los equipos que trabajan en resonancia son equipos en los que se aprovecha enormemente la energía, no siendo necesario en teoría alimentar la carga con una señal eléctrica de amplitud elevada, pero a cambio son sistemas muy inestables: cuando se aplica la punta sobre el hueso yen consecuencia varia ligeramente la carga del módulo de potencia, dicha variación ligera de la carga provoca que el equipo se aleje del punto deseado de resonancia, es decir, que la frecuencia a la cual se encuentra vibrando la punta ya que no se corresponde con la frecuencia de resonancia real de la carga real (conjunto de pieza de mano, punta y hueso), perdiéndose las ventajas en teoría otorgadas por funcionar a frecuencia de resonancia. Por su parte, la frecuencia de antirresonancia es aquella para la cual para un valor concreto de amplitud de señal eléctrica se transmite una mínima energía a la carga del módulo de potencia, y en consecuencia se consigue una minima amplitud de vibración. Los equipos que trabajan en antirresonancia presentan un alto consumo energético ya que requieren que el módulo de potencia entregue una señal de mayor amplitud para conseguir una misma vibración en la punta, pero a cambio son sistemas muy estables. Ultrasonic surgery equipment known in the market generally operates at resonance frequency or at antironance frequency. That is, the frequency of the electrical signal delivered by the power module to the elements with which it is charged (handpiece and tip assembly) is either the resonant frequency of said load or the anti-resonance frequency of said load. The resonant frequency is that for which for a specific value of electrical signal amplitude a maximum energy is transmitted to the load of the power module, and consequently a greater amplitude of vibration is achieved. The equipment that works in resonance is equipment in which the energy is used enormously, not being necessary in theory to feed the load with an electrical signal of high amplitude, but in return they are very unstable systems: when the tip is applied on the bone yen consequently the load of the power module varies slightly, said slight variation of the load causes the equipment to move away from the desired resonance point, that is, the frequency at which the tip is vibrating since it does not correspond to the frequency of real resonance of the real load (set of handpiece, tip and bone), losing the advantages in theory granted by operating at resonance frequency. On the other hand, the anti-resonance frequency is that for which for a specific value of electric signal amplitude a minimum energy is transmitted to the load of the power module, and consequently a minimum amplitude of vibration is achieved. The teams that work in antresonance have a high energy consumption since they require the power module to deliver a signal of greater amplitude to achieve the same vibration at the tip, but instead they are very stable systems.
La presente invención tiene como objetivo diseñar un equipo de cirugía por ultrasonidos que solucione uno o más de los problemas descritos. En particular, se pretende que el equipo presente un correcto aprovechamiento de la energía y que sea además estable. The present invention aims to design an ultrasonic surgery equipment that solves one or more of the problems described. In particular, it is intended that the team has a proper use of energy and is also stable.
Descripción breve de la invención Brief Description of the Invention
Es objeto de la invención un método de funcionamiento de un equipo de cirugía por ultrasonidos destinado a actuar sobre un tejido . El equipo comprende una base para alimentar una señal eléctrica de frecuencia ultrasónica a un conjunto de elementos conectados a la base. Dicho conjunto comprende una pieza de mano y una punta conectada a la misma. La pieza de mano está provista de al menos un transductor piezoeléctrico capaz de vibrar como consecuencia de la recepción de dicha señal eléctrica y provocar la vibración de la punta . La base comprende un módulo procesador que controla el funcionamiento del equipo y un módulo de potencia capaz de generar dicha señal eléctrica. The object of the invention is a method of operating an ultrasonic surgery equipment intended to act on a tissue. The equipment comprises a base to feed an electrical signal of ultrasonic frequency to a set of elements connected to the base. Said assembly comprises a handpiece and a tip connected thereto. The handpiece is provided with at least one piezoelectric transducer capable of vibrating as a result of the reception of said electrical signal and causing the tip to vibrate. The base comprises a processor module that controls the operation of the equipment and a power module capable of generating said electrical signal.
El equipo de cirugía ejecuta un método de funcionamiento de acuerdo con la invención, que permite al equipo autocalibrarse para encontrar la frecuencia óptima de operación. Dicho método de funcionamiento comprende los pasos siguientes: The surgery team executes an operating method according to the invention, which allows the team to self-calibrate to find the optimum operating frequency. Said method of operation comprises the following steps:
a) generar en el módulo de potencia una señal eléctrica calibradora, de magnitud constante y frecuencia ultrasónica creciente; a) generate in the power module a calibrating electrical signal, of constant magnitude and increasing ultrasonic frequency;
b) entregar dicha señal eléctrica calibradora al conjunto de elementos que comprende la pieza de mano cargada con una punta, en vacío; b) deliver said calibrating electrical signal to the set of elements comprising the handpiece loaded with a tip, empty;
e} medir en el módulo procesador la corriente entregada al conjunto de elementos o una magnitud proporcional a la corriente entregada al conjunto de elementos; e} measure in the processor module the current delivered to the set of elements or a magnitude proportional to the current delivered to the set of elements;
d) obtener en el módulo procesador la frecuencia de resonancia en vacío y la frecuencia de antirresonancia en vacío, correspondientes a dicho conjunto de elementos en vacío; d) obtaining in the processor module the vacuum resonance frequency and the vacuum antresonance frequency, corresponding to said set of vacuum elements;
e) calcular en el módulo procesador una frecuencia intermedia entre la frecuencia de resonancia en vacío y la frecuencia de antirresonancia en vacío; e) calculate in the processor module an intermediate frequency between the vacuum resonance frequency and the vacuum antresonance frequency;
f) ajustar la base para operar a dicha frecuencia intermedia. f) adjust the base to operate at said intermediate frequency.
Es decir, a diferencia de los equipos convencionales, un equipo funcionando según la invención lo hará a una frecuencia intermedia entre la frecuencia de resonancia en vacío y la frecuencia de antirresonancia en vacío asociada al conjunto pieza de mano-punta conectado en un determinado momento. Ello permite que, cuando la herramienta entra en carga, es decir, cuando entra en contacto con el tejido que pretende cortar, y se produce una variación de la carga sobre la cual está entregando una señal eléctrica el módulo de potencia y por tanto una variación de la frecuencia de resonancia a un nuevo valor (la frecuencia de resonancia real o en carga), la frecuencia de operación que sin carga era un valor intermedio pase a ser un valor muy próximo a la nueva frecuencia de resonancia o frecuencia de resonancia en carga. En otras palabras, el método de autocalibraci6n según la invención consigue que el equipo funcione siempre cerca de la frecuencia de resonancia en carga o real, con las ventajas que ello conlleva: para una misma amplitud de señal eléctrica se consigue una mayor absorción de potencia, una mayor excitación de los elementos vibradores y una mayor capacidad de corte. Además, a diferencia de los equipos convencionales que se ajustan para operar a la frecuencia de resonancia en vacío del conjunto de pieza de mano y punta (sin tener en cuenta el hueso) y que por lo tanto tienden a desestabilizarse, es decir, a alejarse de la frecuencia de resonancia en carga o real cuando se entra en contacto con el hueso, el equipo autocalibrado según la invención tiende a estabilizarse al entrar en contacto con el hueso. That is to say, unlike conventional equipment, an equipment operating according to the invention will do so at an intermediate frequency between the vacuum resonance frequency and the vacuum antresonance frequency associated with the hand-tip piece assembly connected at a given time. This allows, when the tool comes into charge, that is, when it comes into contact with the tissue it intends to cut, and there is a variation of the load on which the power module is delivering an electrical signal and therefore a variation from the resonant frequency to a new value (the actual or load resonant frequency), the operating frequency that without an intermediate value was converted to a value very close to the new resonant frequency or resonant load frequency . In other words, the self-calibration method according to the invention ensures that the equipment always operates close to the real or charged resonance frequency, with the advantages that this entails: for the same amplitude of the electrical signal, greater power absorption is achieved, greater excitation of vibrating elements and greater cutting capacity. In addition, unlike conventional equipment that is adjusted to operate at the empty resonance frequency of the handpiece and tip assembly (regardless of bone) and therefore tends to destabilize, that is, to move away of the resonant or actual resonance frequency when in contact with the bone, the self-calibrated equipment according to the invention tends to stabilize upon contact with the bone.
Descripción breve de las figuras Brief description of the figures
Los detalles de la invención se aprecian en las figuras que se acompañan, no pretendiendo éstas ser limitativas del alcance de la invención: The details of the invention can be seen in the accompanying figures, not intended to be limiting the scope of the invention:
La Figura 1 muestra una vista de un equipo de cirugía de ultrasonidos. La Figura 2 muestra una gráfica de la curva de valores de corriente en vacío y de la curva de valores de corriente en carga, relacionadas con el cálculo de la frecuencia de operación del módulo de potencia de la base según el método de la invención. Figure 1 shows a view of an ultrasonic surgery team. Figure 2 shows a graph of the curve of values of current in empty and of the curve of values of current in load, related to the calculation of the operating frequency of the power module of the base according to the method of the invention.
Descripción detallada de la invención Detailed description of the invention
La Figura 1 muestra un ejemplo de un equipo (1) de cirugía por ultrasonidos, del tipo de los destinados a actuar sobre un tejido, y que puede funcionar de acuerdo con el método de la invención. El equipo (1) comprende una base (2) para alimentar una señal eléctrica de frecuencia ultrasónica a un conjunto de elementos conectados a la base (2), comprendiendo dicho conjunto de elementos una pieza de mano (3) y una punta (4) conectada a la pieza de mano (3). La pieza de mano (3) comprende al menos un transductor piezoeléctrico, dispuesto en el interior de la misma y no visible en la figura, capaz de vibrar como consecuencia de la recepción de dicha señal eléctrica y provocar la vibración de la punta (4). A la pieza de mano (3) pueden conectarse otros elementos auxiliares como una unidad de irrigación, etc., no representados en la figura. La base (2) comprende un módulo procesador que controla el funcionamiento del equipo (1) Y un módulo de potencia para generar dicha señal eléctrica. Figure 1 shows an example of an ultrasonic surgery equipment (1), of the type intended to act on a tissue, and which can function in accordance with the method of the invention. The equipment (1) comprises a base (2) for feeding an electrical signal of ultrasonic frequency to a set of elements connected to the base (2), said set of elements comprising a handpiece (3) and a tip (4) connected to the handpiece (3). The handpiece (3) comprises at least one piezoelectric transducer, arranged inside it and not visible in the figure, capable of vibrating as a result of the reception of said electrical signal and causing the tip (4) to vibrate. . Other auxiliary elements such as an irrigation unit, etc., not shown in the figure can be connected to the handpiece (3). The base (2) comprises a processor module that controls the operation of the equipment (1) and a power module to generate said electrical signal.
A los efectos de la presente explicación detallada, se considera que el equipo (1) se encuentra 'en vacío' cuando a la base (2) se encuentra conectado el conjunto de elementos que comprende la pieza de mano (3) la punta (4) y elementos auxiliares, y la punta (4) no se encuentra en contacto con el tejido. En cambio, se considera que el equipo está 'en carga' o 'cargado' cuando la punta (4) está en contacto con el tejido. For the purposes of this detailed explanation, it is considered that the equipment (1) is 'empty' when the set of elements comprising the handpiece (3) the tip (4) is connected to the base (2) ) and auxiliary elements, and the tip (4) is not in contact with the tissue. Instead, the equipment is considered to be 'in charge' or 'charged' when the tip (4) is in contact with the tissue.
Se propone un método de funcionamiento del equipo (1) que permite un autocalibrado del mismo al punto de trabajo óptimo de cada equipo antes de la operación sobre el paciente. Dicho método de funcionamiento comprende los pasos que se detallan a continuación. A method of operation of the equipment (1) is proposed that allows a self-calibration of the same to the optimum working point of each equipment before the operation on the patient. Said method of operation comprises the steps detailed below.
a) En primer lugar, se genera en el módulo de potencia una señal eléctrica calibradora, de magnitud constante y frecuencia ultrasónica creciente. Es decir, se genera una señal no continua cuya frecuencia va aumentando con el tiempo. a) First, a calibrating electrical signal of constant magnitude and increasing ultrasonic frequency is generated in the power module. That is, a non-continuous signal is generated whose frequency increases with time.
b) El módu lo de potencia entrega dicha señal eléctrica calibradora al conjunto de elementos en situación de vacío. b) The power module delivers said calibrating electrical signal to the set of elements in a vacuum situation.
c) El módulo procesador mide la corriente entregada a la pieza de mano (3) o una magnitud proporcional a la corriente entregada a la pieza de mano (3), y obtiene un conjunto de magnitudes de corriente o de magnitudes proporcionales a la corriente, en función de la frecuencia de la señal calibradora. La corriente medida puede ser una corriente en cualquier punto aplicable del módulo de polencia de la base (2). Por ejemplo, puede ser la corriente de salida que se entrega al conjunto de elementos. O puede ser la corriente en otro punto inicial o intermedio del módulo de potencia, por ejemplo la corriente en el primario en caso de que el módulo de potencia consista en un sistema push-pul!. c) The processor module measures the current delivered to the handpiece (3) or a quantity proportional to the current delivered to the handpiece (3), and obtains a set of current quantities or quantities proportional to the current, depending on the frequency of the calibrating signal. The measured current can be a current at any applicable point of the base power module (2). For example, it can be the output current that is delivered to the set of elements. Or it may be the current at another initial or intermediate point of the power module, for example the current in the primary in case the power module consists of a push-pul! System.
d) El módulo procesador calcula la frecuencia de resonancia en vacío (fr) y la frecuencia de anlirresonancia en vacío (fa), seleccionando las magnitudes de corriente máxima y mínima y obteniendo la frecuencia asociada a cada una de dichas magnitudes. Dicha frecuencia de resonancia en vacío (fr) y frecuencia de antirresonancia en vacío (fa) son las correspondientes al conjunto de elementos en vacío. d) The processor module calculates the vacuum resonance frequency (fr) and the vacuum resonance frequency (fa), selecting the maximum and minimum current quantities and obtaining the frequency associated with each of these quantities. Said vacuum resonance frequency (fr) and vacuum antresonance frequency (fa) are those corresponding to the set of vacuum elements.
e) El módulo procesador calcula una frecuencia intermedia (fop) entre la frecuencia de resonancia en vacío (fr) y la frecuencia de antirresonancia en vacio (fa). e) The processor module calculates an intermediate frequency (fop) between the empty resonance frequency (fr) and the vacuum antresonance frequency (fa).
f) El módulo procesador y/o el módulo de potencia se ajustan para que la base (2) pueda operar a dicha frecuencia intermedia (fop), es decir, para que el equipo (1) esté listo para accionar la pieza de mano (3) y la punta (4) a dicha frecuencia intermedia (fop), o bien exactamente a dicha frecuencia o bien alrededor de ella. f) The processor module and / or the power module are adjusted so that the base (2) can operate at said intermediate frequency (fop), that is, so that the equipment (1) is ready to operate the handpiece ( 3) and the tip (4) at said intermediate frequency (fop), either exactly at said frequency or around it.
La Figura 2 muestra un ejemplo de gráfica de la curva en vacío (A) Figure 2 shows an example of the empty curve graph (A)
- o conjunto de valores de corriente (1) en la base (2) en vacío y de la curva en carga (B) o conjunto de valores de corriente (1) en la base (2) en situación de carga, la cual permite ilustrar los efectos y ventajas del método anterior. Como puede observarse, la curva en carga (B), incluyendo sus puntos de máxima y mínima corriente (1), los cuales se corresponden con la frecuencia de resonancia real (fr') y la frecuencia de antirresonancia real (fa') del sistema en funcionamiento sobre el hueso, se encuentran desplazados hacia la derecha con respecto a la curva teórica or set of current values (1) in the base (2) in vacuum and of the curve in charge (B) or set of current values (1) in the base (2) in load situation, which allows to illustrate the effects and advantages of the previous method. As can be seen, the load curve (B), including its maximum and minimum current points (1), which correspond to the real resonance frequency (fr ') and the real antresonance frequency (fa') of the system operating on the bone, they are displaced to the right with respect to the theoretical curve
- o curva en vacío (A). En consecuencia, cuando el equipo (1) entra en carga la frecuencia de trabajo o frecuencia intermedia (fop) pasa de estar en una zona intermedia de la curva en vacío (A) a estar en una zona muy próxima a la frecuencia de resonancia real (fr') en la curva en carga (B) . or empty curve (A). Consequently, when the equipment (1) enters the work frequency or intermediate frequency (fop), it goes from being in an intermediate zone of the empty curve (A) to being in an area very close to the actual resonance frequency (fr ') on the load curve (B).
• •
Esto se traduce en que el equipo calibrado de acuerdo con la invención (a una frecuencia intermedia en situación de vacío, sin contacto con el hueso) consigue funcionar en la práctica, cuando el equipo se encuentra ya cargado no sólo con la pieza de mano y la punta sino también con el hueso, a una frecuencia muy próxima a la frecuencia de resonancia de dicha carga real, con las ventajas que ello conlleva: para una misma amplitud de señal eléctrica se consigue una mayor absorción de potencia y una mayor excitación de los elementos vibradores, una mayor capacidad de corte, una mayor estabilidad. This means that the equipment calibrated according to the invention (at an intermediate frequency in a vacuum situation, without contact with the bone) manages to work in practice, when the equipment is already loaded not only with the handpiece and the tip but also with the bone, at a frequency very close to the resonant frequency of said real charge, with the advantages that this entails: for the same amplitude of electrical signal a greater power absorption and a greater excitation of the vibrating elements, greater cutting capacity, greater stability.
Opcionalmente, se ajusta la base (2) para operar a una frecuencia fija igual a dicha frecuencia intermedia (fop). Es decir, una vez calculada la frecuencia intermedia (fop), el equipo (1) va a operar la pieza de mano Optionally, the base (2) is adjusted to operate at a fixed frequency equal to said intermediate frequency (fop). That is, once the intermediate frequency (fop) is calculated, the equipment (1) will operate the handpiece
(3) y la punta (4) a una frecuencia constante igual a dicha frecuencia intermedia (fop). Este modo de realización permite un ajuste electrónico más sencillo, exige menos componentes, produce un menor calentamiento, es más económico y no exige componentes electrónicos tan precisos. (3) and the tip (4) at a constant frequency equal to said intermediate frequency (fop). This embodiment allows a simpler electronic adjustment, requires fewer components, produces less heating, is more economical and does not require such precise electronic components.
Alternativamente, el método es tal que la base (2) se ajusta para operar una frecuencia de trabajo variable en un rango alrededor de dicha frecuencia intermedia (fop). Es decir, cuando el equipo opera sobre el tejido lo hace generando el módulo de potencia una señal de frecuencia variable dentro de dicho rango, por ejemplo alternando fases de frecuencia creciente y decreciente. Este modo de operación permite aumentar en mayor medida la estabilidad del equipo (1), ya que asegura que aunque varíe la carga (por ejemplo presionando en mayor o menor medida sobre el tejido) el equipo (1) funcione próximo a la frecuencia de resonancia real (fr') o en carga en cada momento. Alternatively, the method is such that the base (2) is adjusted to operate a variable working frequency in a range around said intermediate frequency (fop). That is to say, when the equipment operates on the tissue, it does so by generating the power module a variable frequency signal within said range, for example alternating phases of increasing and decreasing frequency. This mode of operation allows to increase the stability of the equipment (1) to a greater extent, since it ensures that although the load varies (for example by pressing to a greater or lesser extent on the fabric) the equipment (1) works close to the resonant frequency real (fr ') or in charge at all times.
Preferentemente, la frecuencia intermedia (fop) es la frecuencia equidistante de la frecuencia de resonancia en vacío (fr) y la frecuencia de antirresonancia en vacio (fa), como se muestra en la Figura 2. Operar a una frecuencia central o muy próxima a ella presenta ciertas ventajas. Por una parte, el punto central es un punto que en carga se aproxima mucho a la frecuencia de resonancia real. Además, operar en el punto central da una cierta flexibilidad en cuanto a la carga a aplicar, ya que se sigue manteniendo próximo a la resonancia, independientemente de la carga instantánea exacta. Por otra parte, el punto central es un punto fácil de calcular ya que no requiere una precisión exacta en el resultado: aunque el punto central calculado se desvíe unos hercios del punto central exacto de la carga en vacío. la amplitud de la corriente apenas va a sufrir variaciones debido a que la curva es muy plana en esa zona central, y por tanto la capacidad de corte va a permanecer estable. Sin embargo. para puntos más próximos a la frecuencia de resonancia o antirresonancia, pequeñas variaciones de frecuencia a la hora de identificar el punto de trabajo durante la autocalibración pueden suponer una diferencia considerable del valor de amplitud de corriente y por tanto del comportamiento del equipo durante el corte (calentamiento, capacidad de corte. etc.). Preferably, the intermediate frequency (fop) is the equidistant frequency of the vacuum resonance frequency (fr) and the vacuum antresonance frequency (fa), as shown in Figure 2. Operate at a central frequency or very close to She has certain advantages. On the one hand, the center point is a point that is very close to the actual resonance frequency when loaded. In addition, operating at the central point gives some flexibility in terms of the load to be applied, since it is still kept close to the resonance, regardless of the exact instantaneous load. On the other hand, the central point is an easy point to calculate since it does not require an exact precision in the result: although the calculated central point deviates some hertz from the exact central point of the empty load. the amplitude of the current will hardly vary due to the fact that the curve is very flat in that central area, and therefore the cutting capacity will remain stable. But nevertheless. for points closer to the resonant or antresonance frequency, small variations in frequency when identifying the work point during self-calibration can be a considerable difference in the current amplitude value and therefore in the behavior of the equipment during the cut ( heating, cutting capacity, etc.).
Preferentemente, la senal eléctrica calibradora presenta una frecuencia creciente entre 20 kHz y 30 kHz. Dentro de este rango de frecuencias se encuentran las frecuencias naturales de la puntas. Por lo tanto , cuando al ir aumentando la frecuencia de la señal eléctrica calibradora se alcanza la frecuencia de resonancia de la carga en vacio, el conjunto de pieza de mano y punta vibra en su máxima amplitud. Además estas frecuencias son óptimas para el corte selectivo de tejido óseo (las necesarias para el corte de tejido blando son mayores, en torno a 50-60 kHz). Preferably, the calibrating electrical signal has an increasing frequency between 20 kHz and 30 kHz. Within this frequency range are the natural frequencies of the tips. Therefore, when the frequency of the calibrating electrical signal is increased, the resonance frequency of the vacuum load is reached, the handpiece and tip assembly vibrates at its maximum amplitude. In addition, these frequencies are optimal for selective bone tissue cutting (those necessary for soft tissue cutting are greater, around 50-60 kHz).
Adicionalmente, el método de funcionamiento del equipo (1) puede comprender los pasos siguientes: calcular la diferencia entre la corriente a frecuencia de resonancia en vacío (fr) y la corriente a frecuencia de antirresonancia en vacio (fa); emitir una indicación de error al usuario si dicha diferencia se encuentra fuera de un rango de valores predefinido o, alternativamente, permitir la operación de la base (2) si dicha diferencia se encuentra dentro de un rango de valores predefinido. Ello permitirá detectar la rotura de la punta, o la rotura o deterioro de la pieza de mano durante la calibración, y hacer que el usuario del dispositivo pueda percibirse de ello. Additionally, the method of operation of the equipment (1) can comprise the following steps: calculate the difference between the current at vacuum resonance frequency (fr) and the current at vacuum antresonance frequency (fa); issue an error indication to the user if said difference is outside a predefined range of values or, alternatively, allow operation of the base (2) if said difference is within a predefined range of values. This will detect the breakage of the tip, or the breakage or deterioration of the handpiece during calibration, and make the user of the device aware of it.
El método de funcionamiento según la invención puede además comprender los pasos de: operar a frecuencia intermedia (fop), es decir, generar una señal eléctrica en el módulo de potencia a dicha frecuencia intermedia (fop); medir en el módulo procesador la corriente entregada al conjunto de elementos o una magnitud proporcional a la corriente entregada al conjunto de elementos (en adelante dicha medida se refiere como Mmedida en carga"); comparar dicha medida en carga con el valor de la corriente o magnitud proporcional a la corriente a frecuencia intermedia (fop) en vacío y obtener la proporción entre la primera y la segunda; re-escalar los valores de amplitud de corriente o magnitud proporcional a la corriente a frecuencia de resonancia en vacío (fr) y a frecuencia de antirresonancia en vacío (fa) de acuerdo con dicha proporción; verificar que la medida en carga se encuentra entre dichos valores re·escalados; cesar la operación del equipo en caso de que medida en carga no esté entre dichos valores re·escalados. De este modo, el equipo es capaz de delectar la rotura de la punta o de la pieza de mano durante la cirugía (en carga), e independientemente de si el usuario ha reajustada la potencía del equipo de forma que en carga emita la señal eléctrica y genere las vibraciones a una mayor o menor potencia con respecto a la potencia a la cual se realizó la calibración. The method of operation according to the invention may further comprise the steps of: operating at intermediate frequency (fop), that is, generating an electrical signal in the power module at said intermediate frequency (fop); measure in the processor module the current delivered to the set of elements or a magnitude proportional to the current delivered to the set of elements (hereafter referred to as measured in charge "); compare said measured in charge with the value of the current or magnitude proportional to the intermediate frequency current (fop) in vacuum and obtain the ratio between the first and the second; re-scale the values of current amplitude or magnitude proportional to the current at resonance frequency in vacuum (fr) and at frequency of antirresonance in vacuum (fa) in accordance with said proportion; verify that the measurement in load is among said re-scaled values; cease the operation of the equipment in case the measure in load is not among said re-scaled values. In this way, the equipment is capable of deleting the breakage of the tip or the handpiece during the surgery (in charge), and regardless of whether the user has readjusted the power of the equipment so that in charge it emits the electrical signal and generates the vibrations at a greater or lesser power with respect to the power at which the calibration was performed.
Ejemplo Example
Un ejemplo de realización concreta del método de acuerdo con la invención es el siguiente. La base (2) realiza un barrido de frecuencias, entregando una señal eléctrica calibradora de baja amplitud y frecuencia creciente, desde 20 khz hasta 30 khz, a la carga formada por la pieza de mano (3) y la punta (4) (se entiende incluido el cable que conecta a la pieza de mano con la base y a cualquier otro elemento que pueda estar conectado a ambos, siempre y cuando la punta no esté en contacto con el hueso del paciente todavía). Los escalones de análisis entre las frecuencias de 20 kHz y 30 kHz son de 10 Hz, es decir, cada 10 Hz se realizan un cierto número de lecturas de la corriente en el módulo de potencia de la base (2), por ejemplo 44 lecturas. Se comprueba que los datos leídos (44 lecturas) siguen una distribución normal, se registra el An example of a specific embodiment of the method according to the invention is as follows. The base (2) performs a frequency scan, delivering a low amplitude and increasing frequency calibrating electrical signal, from 20 kHz to 30 kHz, to the load formed by the handpiece (3) and the tip (4) (se It includes the cable that connects the handpiece with the base and any other element that may be connected to both, as long as the tip is not in contact with the patient's bone yet). The analysis steps between the frequencies of 20 kHz and 30 kHz are 10 Hz, that is, every 10 Hz a certain number of current readings are made in the power module of the base (2), for example 44 readings . It is verified that the data read (44 readings) follow a normal distribution, the
valor medio y se almacena dicho valor en una memoria de la base (2). De esta manera, se va generando una curva frecuencia-corriente, que contendrá un total de 1000 puntos y que caracterizará a la carga concreta con la que está cargada la base (2). Para que la curva quede limpia y se 5 facilite la distinción del punto de máxima y mínima corriente, se aplica primero un filtro cada cierto número de valores (por ejemplo cada cinco lecturas), eliminando aquellos que se considere presenten una excesiva componente de ruido, por ejemplo por no seguir una misma progresión creciente o decreciente que los valores adyacentes. Una vez filtrada la 10 curva, se localiza la frecuencia de resonancia y antirresonancia del conjunto pieza de mano y punta como aquellas frecuencias cuyo valor leído de corriente es máximo y mínimo respectivamente. Entonces, se calcula la diferencia entre la máxima corriente y la mínima corriente y se comprueba si dicho valor se encuentra dentro de un rango; si se 15 encuentra fuera del rango se decide que el equipo no tiene pieza de mano (3), le falta la punta (4) o está estropeado y se emite una indicación al usuario; si se encuentra dentro del rango, se estima que el equipo se encuentra en situación operativa y se procede al cálculo del punto de trabajo o frecuencia de operación (fop). Para ello, el módulo procesador 20 recorre los valores almacenados desde la frecuencia de resonancia hasta average value and said value is stored in a memory of the base (2). In this way, a frequency-current curve is generated, which will contain a total of 1000 points and that will characterize the specific load with which the base (2) is loaded. So that the curve is clean and the distinction of the maximum and minimum current point is facilitated, a filter is applied first every certain number of values (for example every five readings), eliminating those that are considered to present an excessive noise component, for example, for not following the same increasing or decreasing progression as adjacent values. Once the curve is filtered, the resonance and antresonance frequency of the handpiece and tip assembly are located as those frequencies whose current read value is maximum and minimum respectively. Then, the difference between the maximum current and the minimum current is calculated and it is checked whether said value is within a range; if it is outside the range, it is decided that the equipment does not have a handpiece (3), the tip is missing (4) or is damaged and an indication is issued to the user; if it is within the range, it is estimated that the equipment is in an operational situation and the work point or operating frequency (fop) is calculated. For this, the processor module 20 traverses the stored values from the resonance frequency to
la de anti resonancia, buscando la frecuencia equidistante entre ambas. the one of anti resonance, looking for the equidistant frequency between both.
Claims (8)
- 3. 3.
- Método, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que se ajusta la base (2) para operar a una frecuencia fija igual a dicha frecuencia intermedia (fop). Method according to claim 1, characterized in that the base (2) is adjusted to operate at a fixed frequency equal to said intermediate frequency (fop).
- 4. Four.
- Método, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que se ajusta la base (2) para operar una frecuencia variable en un rango alrededor de dicha frecuencia intermedia (fop). Method according to claim 1, characterized in that the base (2) is adjusted to operate a variable frequency in a range around said intermediate frequency (fop).
- 5. 5.
- Mélodo, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que la señal eléctrica calibradora presenta una frecuencia creciente entre 20 kHz y 30 kHz. Mélodo, according to claim 1, characterized in that the calibrating electrical signal has an increasing frequency between 20 kHz and 30 kHz.
- 6. 6.
- Método, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que comprende los pasos de: Method according to claim 1, characterized in that it comprises the steps of:
- a) calcular a) calculate
- la diferencia entre la corriente a frecuencia de the difference between the stream to frequency from
- resonancia en resonance in
- vacío (fr) y la corriente a frecuencia de empty (fr) Y the stream to frequency from
- antirresonancia en vacio (fa); vacuum antireonance (fa);
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