ES2869132T3 - Instrumento electroquirúrgico para la congelación y la ablación de tejido biológico - Google Patents

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Abstract

Un instrumento electroquirúrgico para tratar tejido biológico, comprendiendo el instrumento: una línea de transmisión coaxial (303, 304) para transportar energía electromagnética (EM) de microondas, comprendiendo la línea de transmisión coaxial un conductor interno (303), un conductor externo (304) y un material dieléctrico (306) que separa el conductor interno y el conductor externo; una punta radiante (310) montada en un extremo distal de la línea de transmisión coaxial para recibir e irradiar la energía EM de microondas desde la línea de transmisión coaxial al interior de una zona de tratamiento alrededor de la punta radiante, comprendiendo la punta radiante una sección conductora distal del conductor interno (310) que se extiende más allá de un extremo distal del conductor externo; una alimentación de fluido (312) para transportar un fluido de congelación de tejido a la zona de tratamiento, en donde el conductor interno de la línea de transmisión coaxial es hueco para proporcionar un paso para la alimentación de fluido; y una parte de transferencia térmica (314) conectada para recibir el fluido de congelación de tejido desde la alimentación de fluido en un extremo distal de la línea de transmisión coaxial, en donde la parte de transferencia térmica está dispuesta para proporcionar comunicación térmica entre el fluido de congelación de tejido y tejido biológico en la zona de tratamiento para congelar el tejido biológico en la zona de tratamiento, en donde la alimentación de fluido comprende un conducto de suministro para transportar el fluido de congelación de tejido a la parte de transferencia térmica, en donde la parte de transferencia térmica comprende una salida (316) configurada para suministrar el fluido de congelación de tejido al interior de la zona de tratamiento, y en donde el instrumento comprende además un tubo de descompresión (320) configurado para transportar gas lejos de la zona de tratamiento.

Description

DESCRIPCIÓN
Instrumento electroquirúrgico para la congelación y la ablación de tejido biológico
Campo de la invención
La invención se refiere a una sonda electroquirúrgica para la ablación de tejido biológico utilizando energía de microondas. En particular, la sonda se puede utilizar en los pulmones o en el útero, por ejemplo, para la ablación de tumores, lesiones o fibromas y para tratar el asma. La sonda puede insertarse a través de un canal de trabajo de un catéter o dispositivo de exploración quirúrgica, o puede usarse en cirugía laparoscópica o cirugía abierta.
Antecedentes de la invención
Es intrínsecamente difícil acceder a los tumores pulmonares debido a las pequeñas dimensiones del árbol bronquial, especialmente hacia las regiones periféricas donde es probable que se desarrollen pequeños nódulos. Esto ha dado como resultado el empleo de muchas opciones de tratamiento, como la quimioterapia (medicina dirigida, medicamentos contra el cáncer (agentes quimioterapéuticas)), radioterapia (administración de radiación ionizante), cirugía (invasiva y mínimamente invasiva) y ablación por RF/microondas. Los procedimientos quirúrgicos para la extirpación de tumores pulmonares incluyen neumonectomía (extirpación de un pulmón), lobectomía (extirpación de un lóbulo), lobectomía en manguito (resección de un lóbulo junto parte del bronquio que está unido a él), resección en cuña (extirpación de una parte de pulmón en forma de cuña) y segmentectomía/resección de segmentos (resección de un segmento pulmonar específico).
El tejido biológico está compuesto en gran parte por agua. El tejido de órganos blandos humanos tiene habitualmente entre el 70 % y el 80 % de contenido de agua. Las moléculas de agua tienen un momento dipolar eléctrico permanente, lo que significa que existe un desequilibrio de carga a través de la molécula. Este desequilibrio de carga hace que las moléculas se muevan en respuesta a las fuerzas generadas por la aplicación de un campo eléctrico variable en el tiempo a medida que las moléculas giran para alinear su momento dipolar eléctrico con la polaridad del campo aplicado. A frecuencias de microondas, las oscilaciones moleculares rápidas producen un calentamiento por fricción y la consiguiente disipación de la energía de campo en forma de calor. Esto se conoce como calentamiento dieléctrico.
Este principio se emplea en terapias de ablación por microondas, donde las moléculas de agua en el tejido objetivo se calientan rápidamente mediante la aplicación de un campo electromagnético localizado a frecuencias de microondas, produciendo coagulación del tejido y muerte celular. Se conoce el uso de sondas emisoras de microondas para tratar diversas afecciones en los pulmones y otros tejidos corporales. Por ejemplo, en los pulmones, se puede usar radiación de microondas para el tratamiento de asma y la ablación de tumores o lesiones.
Las sondas de ablación por microondas convencionales están diseñadas para insertarse en el paciente de forma percutánea. Sin embargo, es complicado colocar dichas sondas de forma percutánea en un pulmón en movimiento, lo cual puede ocasionar complicaciones como neumotórax y hemotórax (aire y sangre dentro de la cavidad pleural, respectivamente). Se pueden suministrar otras sondas de ablación por microondas a un sitio objetivo mediante un dispositivo de exploración quirúrgica (por ejemplo, un broncoscopio u otro tipo de endoscopio) que se puede hacer avanzar por canales en el cuerpo como las vías respiratorias. Con esto se permiten tratamientos mínimamente invasivos, lo cual puede reducir el índice de mortalidad de los pacientes y reducir los índices de complicaciones intraoperatorias y posoperatorias.
Es deseable usar una sonda para administrar la energía de microondas al tejido objetivo porque la parte radiante se puede colocar cerca del sitio objetivo, de manera que se pueda transmitir una alta proporción de energía al sitio objetivo y se pierda una proporción menor en el tejido sano circundante. Esto reduce los efectos secundarios del tratamiento y aumenta la eficacia.
Debido a que la energía de microondas se disipa rápidamente en tejidos biológicos, los tejidos biológicos se suelen describir como materiales disipativos. La energía de microondas irradiada desde una sonda de ablación no se propaga por tanto lejos en tejido biológico antes de disiparse por completo. El volumen sobre el que se disipa la energía de microondas en el tejido biológico depende de la frecuencia y puede describirse utilizando una cantidad denominada profundidad de penetración. La profundidad de penetración se define como la distancia lejos de la superficie de una antena radiante de la sonda de ablación a la que la potencia de microondas se ha reducido en un factor de 1/e en comparación con la potencia total irradiada por la antena (donde e es el número cuyo logaritmo natural es igual a uno).
A modo de ejemplo, la Figura 5 muestra un gráfico de la profundidad de penetración frente a la frecuencia en un rango de frecuencia de 0,5 a 10 GHz, que cubre un rango típico de frecuencias de ablación por microondas. La profundidad de penetración se calculó para hígado in vivo, utilizando datos medidos de permitividad compleja. Como se muestra en la Figura 5, a una frecuencia de ablación ilustrativa de 5,8 GHz, la profundidad de penetración es de unos 8 mm. Esto significa que la mayor parte de la energía de microondas se disipa menos de 1 cm lejos de la superficie de la antena radiante. Por tanto, el tamaño de un área de tratamiento para sondas de ablación por microondas se limita a una pequeña región alrededor de la antena radiante.
El tamaño del área de tratamiento se puede aumentar incrementando la cantidad de energía de microondas administrada a la antena radiante, es decir, la potencia transferida a la antena. Sin embargo, el cable que conduce la energía a la antena es disipativo en sí, y habitualmente el índice de pérdida aumenta a medida que disminuye el diámetro del cable. Esto limita eficazmente la cantidad de energía que se puede administrar, con el fin de evitar daños colaterales causados por el calentamiento del cable. El aumento de la cantidad de energía de microondas también puede hacer que la sonda genere grandes cantidades de calor, de manera que sea necesario utilizar un mecanismo de enfriamiento para evitar daños a la sonda y/o al paciente. El documento US2015141977 desvela un dispositivo de tratamiento por microondas con una antena coaxial que tiene un tubo de administración de fluido en el conductor interno.
Sumario de la invención
La invención se desvela en la reivindicación independiente 1. En las reivindicaciones dependientes se desvelan realizaciones preferidas. En su forma más general, la presente invención proporciona un aparato electroquirúrgico para aplicar energía de microondas a tejido biológico, donde el aparato es capaz de congelar tejido biológico en una región alrededor de una parte de punta radiante del aparato y aplicar energía de microondas al tejido congelado. Dado que las moléculas de agua en tejido congelado tienen grados de libertad de vibración y rotación reducidos en comparación con tejido no congelado, se pierde menos energía por calentamiento dieléctrico cuando se transmite energía de microondas a través de tejido congelado. Así, congelando la región alrededor de la parte de punta radiante, la energía de microondas irradiada desde la parte de punta radiante se puede transmitir a través de la región congelada con pérdidas reducidas y al interior del tejido que rodea la región congelada. Esto permite aumentar el tamaño del área de tratamiento en comparación con las sondas de ablación por microondas convencionales, sin tener que aumentar la cantidad de energía de microondas administrada a la parte de punta radiante. Una vez realizada la ablación del tejido que rodea la región congelada con energía de microondas, se puede permitir que la región congelada se deshiela progresivamente para que disipe la energía de microondas y se produzca su ablación. Diversas combinaciones de energía de microondas y congelación de tejido se utilizan para la ablación eficaz de tejido biológico. El dispositivo electroquirúrgico se puede configurar para alimentarse a través del canal de trabajo de un endoscopio, para que se pueda utilizar para realizar procedimientos quirúrgicos mínimamente invasivos.
De acuerdo con un primer aspecto, se proporciona un instrumento electroquirúrgico para el tratamiento de tejido biológico, comprendiendo el instrumento: una línea de transmisión para transportar energía electromagnética (EM) de microondas; una punta radiante montada en un extremo distal de la línea de transmisión para recibir e irradiar la energía EM de microondas desde la línea de transmisión al interior de una zona de tratamiento alrededor de la punta radiante; una alimentación de fluido para transportar un fluido de congelación de tejido a la zona de tratamiento; y una parte de transferencia térmica conectada para recibir el fluido de congelación de tejido desde la alimentación de fluido en un extremo distal de la línea de transmisión, en donde la parte de transferencia térmica está dispuesta para proporcionar comunicación térmica entre el fluido de congelación de tejido y el tejido biológico en la zona de tratamiento para congelar el tejido biológico en la zona de tratamiento.
La punta radiante puede comprender una antena de microondas. La antena puede ser una antena monopolo convencional formada en el extremo de la línea de transmisión. La línea de transmisión puede ser una línea de transmisión coaxial, por ejemplo, un cable coaxial convencional. Un conductor interno del cable coaxial puede conectarse a una punta radiante de la antena de microondas desde la cual puede irradiar energía de microondas. La punta radiante puede incluir uno o más materiales dieléctricos para proporcionar carga dieléctrica de la antena, con el fin de mejorar o conformar el perfil de emisión de energía de la antena de microondas. El cable de alimentación coaxial incluye un conductor externo que está separado del conductor interno por un material dieléctrico.
El instrumento electroquirúrgico se puede utilizar para aplicar energía de microondas a materia cercana, tal como tejido biológico, fluidos u otros materiales. La energía de microondas puede ocasionar calentamiento dieléctrico en tejido biológico, lo que se puede utilizar para realizar la ablación de tejido en un volumen localizado alrededor de la antena. Por lo tanto, mediante la inserción de la antena directamente en una zona de tratamiento, incluyendo, por ejemplo, un tumor, una lesión o un fibroma, se puede aplicar energía de microondas al tejido en la zona de tratamiento con el fin de realizar su ablación.
El instrumento electroquirúrgico permite congelar tejido biológico en la zona de tratamiento situada alrededor de la punta radiante. En este caso, se dice que el tejido biológico está "congelado" si el agua contenida en el tejido biológico está en forma de hielo, es decir, las moléculas de agua del tejido biológico se mantienen en una estructura cristalina. Se dice que el tejido está "no congelado" si las moléculas de agua del tejido están en estado líquido. El tejido congelado tiene un factor de pérdida dieléctrica más bajo a frecuencias de microondas en comparación con el tejido no congelado, lo que le permite transmitir energía de microondas de manera más eficaz que el tejido no congelado. El factor de pérdida dieléctrica está relacionado con la parte imaginaria de la permitividad de un material y es indicativo de la disipación de energía en el material.
El fluido de congelación de tejido puede ser un líquido o gas criogénico, y puede denominarse en este caso como un criógeno. El término "criógeno" puede referirse a una sustancia que se usa para producir temperaturas por debajo de 0 °C. Se pueden utilizar criógenos líquidos, gaseosos o sólidos. Criógenos adecuados incluyen, pero sin limitación, nitrógeno líquido, dióxido de carbono líquido y óxido nitroso líquido. La alimentación de fluido puede estar provista de una capa de aislamiento térmico hecha de un material aislante térmico y/o una camisa de vacío para evitar que el criógeno enfríe otras piezas del aparato. Esto también puede garantizar que solo se congele tejido en la zona de tratamiento y que el criógeno no afecte a otras partes del paciente que puedan estar muy próximas al conducto de conducto de transporte de criógeno.
El flujo de fluido de congelación de tejido a través de la alimentación de fluido se puede ajustar para controlar la potencia de enfriamiento del instrumento electroquirúrgico. Por ejemplo, el flujo de fluido de congelación de tejido puede aumentarse para incrementar la potencia de enfriamiento, haciendo así que el tejido de la zona de tratamiento se congele. El flujo de fluido de congelación de tejido puede reducirse o detenerse para permitir que el tejido de la zona de tratamiento se deshiele. La potencia de enfriamiento puede determinar el volumen de tejido que se congela (por ejemplo, cuanto mayor sea la potencia de enfriamiento, mayor será el volumen de tejido que se congela). En este caso, la expresión "potencia de enfriamiento" se utiliza para describir la capacidad del instrumento para eliminar el calor de un área.
La parte de transferencia térmica puede disponerse de manera que se enfríe con el fluido de congelación de tejido administrado por la alimentación de fluido y de manera que pueda entrar en contacto directo con el tejido biológico en la zona de tratamiento. De esta forma, la parte de transferencia térmica se puede poner en contacto con tejido que se vaya a congelar. El fluido de congelación de tejido puede enfriar entonces la parte de transferencia térmica, que a su vez congela el tejido. La parte de transferencia térmica puede estar hecha de un material conductor de calor tal como un metal u otro material adecuado. La parte de transferencia térmica puede tener una primera parte que está configurada para entrar en contacto con fluido de congelación de tejido procedente de la alimentación de fluido y una segunda parte que está configurada para entrar en contacto con tejido biológico. Para permitir un control de temperatura más preciso de la parte de transferencia térmica puede montarse un calentador sobre o cerca de la parte de transferencia térmica.
La alimentación de fluido puede disponerse para hacer circular el fluido de congelación de tejido a través de la parte de transferencia térmica. Por ejemplo, la alimentación de fluido puede comprender un conducto de suministro para transportar el fluido de congelación de tejido a la parte de transferencia térmica, y un conducto de escape para transportar el fluido de congelación de tejido lejos de la parte de transferencia térmica. Esto evita la acumulación de presión en el instrumento criogénico. El término "criógeno usado" se refiere a criógeno que ha entrado en contacto con la primera parte del elemento de congelación de tejido y, por tanto, ha absorbido calor del elemento de congelación de tejido.
La parte de transferencia térmica puede comprender un depósito cerrado para recibir el fluido de congelación de tejido, por ejemplo, en la primera parte del mismo. Una entrada del depósito se puede conectar a una salida del conducto de suministro, y una salida del depósito se puede conectar a una entrada del conducto de escape. El instrumento puede comprender una bomba para hacer que el fluido de congelación de tejido fluya a través del instrumento.
La segunda parte de la parte de transferencia térmica puede incluir una capa protectora exterior hecha de un material biológicamente inerte.
En algunos ejemplos, el instrumento hace circular el fluido de congelación de tejido en un circuito cerrado. En otros ejemplos, la parte de transferencia térmica puede incluir una salida para suministrar el fluido de congelación de tejido al interior de la zona de tratamiento. La salida puede incluir una boquilla dispuesta para pulverizar el fluido de congelación de tejido al interior de la zona de tratamiento. En dicho ejemplo, el instrumento puede incluir además un tubo de descompresión a través del cual puede escapar gas de la zona de tratamiento. Esto evita la acumulación de presión en la zona de tratamiento, lo cual podría ocasionar daños internos al paciente. Esto es particularmente importante cuando se usa un criógeno líquido, ya que el criógeno líquido se expandirá rápidamente hasta convertirse en un gas al entrar en contacto con tejido caliente.
El tubo de descompresión puede tener una entrada de gas situada cerca del extremo distal del instrumento, a través de la cual puede entrar gas de la zona de tratamiento, y una salida de escape situada cerca de un extremo proximal del instrumento a través de la cual puede salir el gas. La entrada de gas y/o la salida de escape pueden estar provistas de válvulas unidireccionales para evitar que entre gas en la zona de tratamiento a través del tubo de descompresión. La entrada de gas y/o la salida de escape pueden estar provistas de una válvula de alivio de presión configurada para abrirse automáticamente cuando la presión en la zona de tratamiento alcanza un umbral predeterminado, para garantizar que la presión en la zona de tratamiento se mantenga a un nivel seguro. El instrumento también puede incluir un sensor de presión situado cerca de su extremo distal para monitorizar la presión en la zona de tratamiento.
La parte de transferencia térmica puede tener otras configuraciones. Por ejemplo, la parte de transferencia térmica puede incluir un globo que esté conectado de manera fluida a la alimentación de fluido de manera que pueda inflarse con el fluido de congelación de tejido.
La parte de transferencia térmica puede incluir un elemento de congelación de tejido que se puede mover entre una posición expuesta donde sobresale distalmente más allá de la punta radiante, y una posición retraída en la que se aparta de la punta radiante. El elemento de congelación de tejido se puede mover entre las dos posiciones utilizando uno o más cables de control. Esto permite que el elemento de congelación de tejido solo se despliegue cuando el usuario desee hacer uso de la funcionalidad de congelación, de manera que el elemento de congelación de tejido no cause lesiones accidentales cuando no esté en funcionamiento. El extremo distal del instrumento electroquirúrgico también puede incluir una funda o carcasa protectora que cubre el elemento de congelación de tejido cuando está en la posición retraída, para mejorar la seguridad aún más.
La línea de transmisión y la alimentación de fluido pueden estar dentro de un cable común. En algunos ejemplos, la alimentación de fluido está integrada con la línea de transmisión. Por ejemplo, la línea de transmisión puede ser una línea de transmisión coaxial que comprende un conductor interno, un conductor externo y un material dieléctrico que separa el conductor interno y el conductor externo, y en donde el conductor interno es hueco para proporcionar un paso para la alimentación de fluido. El elemento de congelación de tejido se puede montar de forma deslizante en el paso. Una pared interior del conductor interno hueco puede formar parte del conducto de suministro de criógeno. Por tanto, el criógeno también puede servir para enfriar el cable de alimentación coaxial.
La integración de las dos funcionalidades puede proporcionar un dispositivo compacto y simplificar los procedimientos de ablación, ya que no requiere la inserción ni la retirada de diferentes componentes del canal de trabajo de un endoscopio durante un procedimiento de ablación.
El instrumento puede incluir un sensor de temperatura montado en un extremo distal de la línea de transmisión para detectar una temperatura de la zona de tratamiento. El control del flujo de fluido de congelación de tejido y el suministro de energía de microondas puede basarse en una temperatura detectada.
El instrumento se puede utilizar en un aparato electroquirúrgico para tratar tejido biológico, comprendiendo el aparato además un generador electroquirúrgico dispuesto para suministrar energía electromagnética (EM) de microondas, y un suministro de fluido de congelación de tejido. El instrumento electroquirúrgico puede conectarse para recibir la energía EM de microondas desde el generador electroquirúrgico y para recibir el fluido de congelación de tejido desde el suministro de fluido de congelación de tejido. El aparato puede comprender además un controlador configurado para: hacer que el fluido de congelación de tejido fluya a través de la alimentación de fluido a la parte de transferencia térmica para congelar tejido biológico de la zona de tratamiento; detectar condiciones en la zona de tratamiento para determinar si el tejido biológico en la zona de tratamiento está congelado; y, en respuesta a determinar que el tejido biológico en la zona de tratamiento está congelado, hacer que la energía de microondas se suministre desde la punta radiante. El controlador también se puede configurar para, en respuesta a determinar que el tejido biológico en la zona de tratamiento está congelado, reducir o detener el flujo de fluido de congelación de tejido a través de la alimentación de fluido. El controlador puede configurarse para determinar si el tejido biológico en la zona de tratamiento está congelado basándose en una o más de: una impedancia detectada de la zona de tratamiento, y una temperatura detectada de la zona de tratamiento.
El controlador puede ser un dispositivo informático convencional que está conectado operativamente al instrumento para controlar el flujo de fluido de congelación de tejido. Por ejemplo, el controlador puede controlar una o más válvulas y/o una bomba que puede usarse para regular el flujo de criógeno a través del conducto de suministro. Reducir o detener el flujo de criógeno cuando el controlador determina que el tejido biológico en la zona de tratamiento está congelado evita el riesgo de congelar tejido fuera de un área objetivo deseada, lo cual podría ocasionar daños al tejido sano circundante.
Por el contrario, si el controlador determina que el tejido biológico en la zona de tratamiento no está congelado, o que se está deshelando, el controlador puede aumentar el flujo de criógeno a través del conducto de suministro para congelar el tejido en la zona de tratamiento. El controlador también puede configurarse para monitorizar regularmente el estado (por ejemplo, congelado o no congelado) de tejido en la zona de tratamiento y ajustar el flujo de criógeno a través del conducto de transporte de criógeno para que el tejido de la zona de tratamiento alcance el estado deseado (por ejemplo, congelado o no congelado). Por lo tanto, el controlador proporciona un mecanismo automatizado para controlar la congelación de tejido en la zona de tratamiento, y reduce el riesgo de dañar tejido fuera de la zona de tratamiento.
En algunas realizaciones, el controlador puede estar configurado para, en respuesta a determinar que el tejido biológico en la zona de tratamiento está congelado, hacer que el instrumento electroquirúrgico suministre energía de microondas al tejido biológico en la zona de tratamiento. El controlador puede configurarse para controlar el generador que está conectado para proporcionar la energía de microondas al instrumento electroquirúrgico. En algunos ejemplos, el controlador puede estar integrado con el generador. Dado que el tejido biológico de la zona de tratamiento se congela cuando se suministra la energía de microondas, la energía de microondas puede ser transmitida con pérdidas reducidas por el tejido congelado al tejido no congelado circundante que puede experimentar ablación por la energía de microondas. Esto puede aumentar el volumen eficaz de tejido tratado.
El controlador puede usar diversos métodos para determinar si el tejido biológico en la zona de tratamiento está congelado. En algunas realizaciones, el aparato electroquirúrgico también puede incluir un sensor dispuesto cerca de la parte de punta radiante, y el controlador puede configurarse para determinar si el tejido biológico en la zona de tratamiento está congelado basándose en una medición obtenida desde el sensor. El sensor puede ser cualquier sensor adecuado para medir una propiedad de tejido biológico, donde la propiedad varía de acuerdo con el estado del tejido (es decir, congelado o no congelado). Por ejemplo, el sensor puede ser un sensor de temperatura dispuesto para medir la temperatura de tejido biológico en la zona de tratamiento. El sensor puede ser un sensor de presión dispuesto para detectar un cambio de presión cuando el tejido se congela (por ejemplo, debido a la expansión del agua cuando se congela).
En otros ejemplos, el controlador puede configurarse para determinar si el tejido biológico en la zona de tratamiento está congelado basándose en una medición de impedancia del tejido biológico en la zona de tratamiento. Se puede llevar a cabo una medición de impedancia, por ejemplo, suministrando un pulso de energía de microondas a la parte de punta radiante, y midiendo la energía de microondas que se refleja de vuelta en el cable de alimentación coaxial. La energía de microondas puede reflejarse de vuelta en la parte de punta radiante debido a un desajuste de impedancia entre la parte de punta radiante y el tejido biológico en la zona de tratamiento. La impedancia de tejido biológico es una función de la permitividad y la conductividad del tejido biológico a una frecuencia de interés y, por tanto, depende de que el tejido biológico esté congelado o no congelado. Midiendo la energía de microondas reflejada, se puede estimar la impedancia del tejido biológico en la zona de tratamiento para determinar si el tejido biológico está congelado o no. Se puede utilizar un pulso de microondas de potencia reducida para medir la impedancia del tejido biológico, para que la medición no ocasione ninguna ablación de tejido.
Opcionalmente, el aparato electroquirúrgico también puede incluir un mecanismo de suministro de fluido separado para transportar fluido hacia y desde la zona de tratamiento. El mecanismo de suministro de fluido puede usarse para inyectar un fluido en la zona de tratamiento y/o aspirar fluido desde la zona de tratamiento. El mecanismo de suministro de fluido puede incluir un conducto de transporte de fluido flexible que se extiende a lo largo del cable coaxial, y un elemento de inserción rígido en comunicación con un extremo distal del conducto de transporte de fluido y dispuesto para extenderse al interior de la zona de tratamiento. Por ejemplo, el elemento de inserción rígido puede ser una aguja hueca que puede exponerse usando uno o más cables de control para perforar tejido en la zona de tratamiento. El mecanismo de suministro de fluido también se puede usar para aspirar muestras de tejido de la zona de tratamiento con el fin de realizar una biopsia.
El aparato electroquirúrgico analizado anteriormente puede formar parte de un sistema electroquirúrgico completo. Por ejemplo, el aparato puede incluir un dispositivo de alcance quirúrgico que tiene un cordón de inserción flexible para la inserción no percutánea en el cuerpo de un paciente, en donde el cordón de inserción flexible tiene un canal de instrumento que avanza a lo largo de su longitud, y en donde el instrumento electroquirúrgico está dimensionado para encajar dentro del canal de instrumento.
Cabe señalar que las funcionalidades de ablación por microondas y congelación de tejido del instrumento se pueden utilizar de manera independiente. Por ejemplo, se puede aplicar energía de microondas directamente al tejido sin enfriar o congelar el tejido, para realizar la ablación del tejido. También se puede realizar la ablación de tejido congelando y deshelando repetidamente un volumen de tejido, sin tener que aplicar energía de microondas. Por tanto, el aparato electroquirúrgico proporciona una herramienta de ablación de tejido flexible, ya que permite combinar diferentes técnicas de ablación dependiendo de los requisitos de una situación particular.
En este documento también se desvela un método para tratar tejido biológico, comprendiendo el método: insertar de forma no percutánea un cordón de instrumento de un dispositivo de alcance quirúrgico en un paciente, teniendo el dispositivo de alcance quirúrgico un canal de instrumento que avanza a lo largo de su longitud; transportar un instrumento electroquirúrgico como se ha descrito anteriormente a lo largo del canal de instrumento a una zona de tratamiento en un extremo distal del mismo; hacer fluir un fluido de congelación de tejido a través de la alimentación de fluido para congelar tejido biológico en la zona de tratamiento; y, después de que el tejido biológico se congele en la zona de tratamiento, suministrar energía de microondas a la parte de punta radiante. En el método se puede utilizar cualquier característica del aparato y sistema electroquirúrgico analizado en el presente documento. Por ejemplo, el método puede incluir detectar una temperatura en la zona de tratamiento y controlar el suministro de energía de microondas basándose en la temperatura detectada. De manera alternativa o adicional, el método puede incluir detectar una impedancia en la zona de tratamiento y controlar el suministro de energía de microondas basándose en la impedancia detectada.
En este caso, los términos "proximal" y "distal" se refieren a los extremos de una estructura (por ejemplo, instrumento electroquirúrgico, cable de alimentación coaxial, etc.) más lejos y más cerca de la zona de tratamiento, respectivamente. Así, durante el funcionamiento el usuario puede acceder al extremo proximal de la estructura, mientras que el extremo distal está más cerca del sitio de tratamiento, es decir, el paciente.
El término "conductor" se utiliza en este documento para significar conductor de la electricidad, a menos que el contexto indique otra cosa.
El término "longitudinal" utilizado a continuación se refiere a la dirección a lo largo del canal de instrumento paralela al eje de la línea de transmisión coaxial. El término "lateral" se refiere a una dirección que es perpendicular a la dirección longitudinal. El término "interior" significa radialmente más cercano al centro (por ejemplo, eje) del canal de instrumento. El término "exterior" significa radialmente más alejado del centro (eje) del canal de instrumento.
El término "electroquirúrgico" se utiliza en relación con un instrumento, un aparato o una herramienta que se utiliza durante la cirugía y que utiliza energía electromagnética (EM) de microondas. En este caso, "energía EM de microondas" puede significar energía electromagnética con una frecuencia fija estable en el rango de 300 MHz a 100 GHz, preferentemente en el rango de 1 GHz a 60 GHz. Frecuencias puntuales preferidas para la energía EM de microondas incluyen 915 MHz, 2,45 GHz, 5,8 GHz, 14,5 GHz, 24 GHz. Puede que se prefieran 5,8 GHz.
Durante el funcionamiento, la zona de tratamiento puede incluir tejido biológico en los pulmones, el útero, el tracto gastrointestinal u otros órganos de un paciente.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se analizan ejemplos con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 es un diagrama esquemático de un aparato electroquirúrgico para la ablación de tejido
la Figura 2 es una vista esquemática en sección transversal de un extremo distal de un instrumento de ablación la Figura 3 es una vista esquemática en sección transversal de un extremo distal de un instrumento de ablación adecuado de acuerdo con la invención;
la Figura 4A es una ilustración esquemática de un método de ablación de tejido
la Figura 4B es una ilustración esquemática de otro método de ablación de tejido y
la Figura 5 es un gráfico del efecto cutáneo calculado frente a la frecuencia sobre un rango de frecuencias de microondas utilizadas para la ablación de tejido.
Descripción detallada; otras opciones y preferencias
La Figura 1 es un diagrama esquemático de un aparato electroquirúrgico completo 100. El aparato 100 está dispuesto para tratar tejido biológico (por ejemplo, un tumor, una lesión o un fibroma) utilizando energía de microondas suministrada desde una antena de microondas. El aparato 100 es capaz de congelar un volumen de tejido biológico y realizar la ablación de tejido circundante al tejido congelado aplicando energía de microondas al tejido congelado. La aplicación de energía de microondas a tejido congelado permite que la energía de microondas se transmita más dentro de una muestra de tejido, ya que el tejido congelado no disipa la energía de microondas con tanta fuerza como el tejido no congelado. Esto permite aumentar el volumen total de tejido que puede ser tratado por la energía de microondas aplicada, sin tener que aumentar la cantidad de energía de microondas suministrada.
El sistema 100 comprende un generador 102 para suministrar energía de microondas de forma controlable. Un generador adecuado para este fin se describe en el documento WO2012076844. El generador puede disponerse para monitorizar las señales reflejadas recibidas desde el instrumento para determinar un nivel de potencia apropiado para la administración. Por ejemplo, el generador puede disponerse para calcular una impedancia vista en el extremo distal del instrumento con el fin de determinar un nivel de potencia de suministro óptimo.
El generador 102 está conectado a una junta de interfaz 106 mediante un cable de interfaz 104. La junta de interfaz 106 también está conectada a una unidad de suministro de criógeno 108, tal como un recipiente portador de criógeno, por medio de un conducto de transporte de criógeno 107. Si es necesario, la junta de interfaz 106 puede alojar un mecanismo de control de instrumento que se maneja deslizando un gatillo 110, por ejemplo, para controlar el movimiento longitudinal (es decir, de ida y vuelta) de uno o más cables de control o varillas de empuje (no mostrados). Si hay una pluralidad de cables de control, puede haber múltiples gatillos deslizantes en la junta de interfaz para proporcionar un control total. También se puede conectar un conducto de transporte de escape 120 a la junta de interfaz 106, a través del cual puede salir criógeno usado y/o gas de escape. La función de la junta de interfaz 106 es combinar las entradas desde el generador 102, la unidad de suministro de criógeno 108, el conducto de transporte de escape 120 y el mecanismo de control de instrumento en un único eje flexible 112, que se extiende desde el extremo distal de la junta de interfaz 106.
El eje flexible 112 se puede insertar a lo largo de toda la longitud de un canal (instrumento) de trabajo de un dispositivo de alcance quirúrgico 114, tal como un broncoscopio, endoscopio, gastroscopio, laparoscopio o dispositivo similar. El eje flexible 112 tiene un conjunto distal 118 (no dibujado a escala en la Figura 1) que está conformado para pasar a través del canal de trabajo del dispositivo de alcance quirúrgico 114 y sobresalir (por ejemplo, dentro del paciente) en el extremo distal del canal de trabajo del dispositivo de alcance quirúrgico. El conjunto de extremo distal 118 incluye una antena de microondas para suministrar energía de microondas y un elemento de congelación de tejido (no mostrado) conectado al conducto de transporte de criógeno 107 para congelar tejido. La configuración de punta se analiza con más detalle a continuación.
Puede suministrarse criógeno al elemento de congelación de tejido desde la unidad de suministro de criógeno 108 por medio del conducto de transporte de criógeno 107. En determinados ejemplos, el criógeno se usa para enfriar el elemento de congelación de tejido (por ejemplo, mediante procesos de intercambio de calor). En este caso, el criógeno puede fluir al interior del elemento de congelación de tejido por medio del conducto de transporte de criógeno 107, y de vuelta fuera del elemento de congelación de tejido por medio del conducto de transporte de escape 120. En la invención el elemento de congelación de tejido incluye una boquilla que se usa para pulverizar criógeno sobre un área objetivo. El criógeno puede salir entonces del área objetivo por medio del conducto de transporte de escape 120, para evitar la acumulación de presión en el área objetivo. El extremo proximal del conducto de transporte de escape 120 puede estar abierto a la atmósfera o puede estar conectado a una cámara de recogida (no mostrada) donde se puede recoger criógeno usado. Diferentes unidades de suministro de criógeno pueden conectarse al conducto de transporte de criógeno 107 dependiendo del criógeno que se vaya a utilizar.
La estructura del conjunto distal 118 puede disponerse para que tenga un diámetro exterior máximo adecuado para pasar a través del canal de trabajo. Normalmente, el diámetro de un canal de trabajo en un dispositivo de alcance quirúrgico tal como un endoscopio es inferior a 4,0 mm, por ejemplo, uno cualquiera de 2,8 mm, 3,2 mm, 3,7 mm, 3,8 mm. La longitud del eje flexible 112 puede ser igual o superior a 1,2 m, por ejemplo, 2 m o más. En otros ejemplos, el conjunto distal 118 puede montarse en el extremo distal del eje flexible 112 después de que el eje se haya insertado a través del canal de trabajo (y antes de que el cordón de instrumento se introduzca en el paciente). Como alternativa, el eje flexible 112 se puede insertar en el canal de trabajo desde el extremo distal antes de realizar sus conexiones proximales. En estas disposiciones, se puede permitir que el conjunto de extremo distal 118 tenga dimensiones superiores al canal de trabajo del dispositivo de alcance quirúrgico 114.
El aparato descrito anteriormente es una forma de introducir el dispositivo. Son posibles otras técnicas. Por ejemplo, el dispositivo también se puede insertar usando un catéter.
La invención intenta proporcionar un dispositivo que pueda realizar la ablación de tejido biológico aplicando energía de microondas directamente al tejido y/o congelando un volumen de tejido y aplicando energía de microondas al tejido congelado. El dispositivo es particularmente adecuado para la ablación de tejido en los pulmones o el útero, sin embargo, puede usarse para la ablación de tejido en otros órganos. Para realizar una ablación eficaz del tejido objetivo, la antena de microondas y el elemento de congelación de tejido deben colocarse lo más cerca posible (y en muchos casos dentro) del tejido objetivo. Para alcanzar el tejido objetivo (por ejemplo, en los pulmones), será necesario guiar el dispositivo a través de pasos (por ejemplo, vías respiratorias) y alrededor de obstáculos. Esto significa que el instrumento será flexible idealmente y tendrá una pequeña sección transversal. En particular, el dispositivo debe ser muy flexible cerca de su punta, donde puede que sea necesario dirigirlo a lo largo de pasos tales como bronquiolos, que pueden ser estrechos y sinuosos.
También es preferible que el dispositivo se pueda manejar junto con otros instrumentos para permitir que los médicos reciban información desde el sitio objetivo. Por ejemplo, un endoscopio puede ayudar a dirigir los instrumentos alrededor de obstáculos y hasta una posición deseada. Otros instrumentos pueden incluir un termómetro o una cámara.
La Figura 2 es una vista esquemática en sección transversal de un extremo distal de un dispositivo electroquirúrgico 200. El dispositivo electroquirúrgico 200 incluye un instrumento electroquirúrgico 201 y un instrumento criogénico 202.
El instrumento electroquirúrgico 201 incluye un cable de alimentación coaxial 204 que está conectado en su extremo proximal a un generador (tal como el generador 102) para transportar energía de microondas. El cable de alimentación coaxial 204 comprende un conductor interno 206, que está separado de un conductor externo 208 por un primer material dieléctrico 210. El cable de alimentación coaxial 204 tiene preferentemente pérdidas reducidas de energía de microondas. Se puede proporcionar un estrangulador (no mostrado) en el cable de alimentación coaxial 204 para inhibir una propagación de vuelta de la energía de microondas reflejada desde el extremo distal y, por tanto, limitar el calentamiento hacia atrás a lo largo del dispositivo.
El cable de alimentación coaxial 204 termina en su extremo distal con una parte de punta radiante 205 para irradiar energía de microondas. En este ejemplo, la parte de punta radiante 205 comprende una sección conductora distal 212 del conductor interno 206 que se extiende antes de un extremo distal 209 del conductor externo 208. La sección conductora distal 212 está rodeada en su extremo distal por una punta dieléctrica 214 formada a partir de un segundo material dieléctrico, que es diferente del primer material dieléctrico 210. La longitud de la punta dieléctrica 214 es más corta que la longitud de la sección conductora distal 212. Un manguito dieléctrico intermedio 216 rodea la sección conductora distal 212 entre el extremo distal del cable coaxial 202 y el extremo proximal de la punta dieléctrica 214. El manguito dieléctrico intermedio 216 está formado por un tercer material dieléctrico, que es diferente del segundo material dieléctrico pero que puede ser igual que el primer material dieléctrico 210. La punta dieléctrica 214 puede tener cualquier forma distal adecuada. En la Figura 2 tiene forma de cúpula, pero esto no es necesariamente esencial. Por ejemplo, puede ser cilíndrica, cónica, etc. Sin embargo, se puede preferir una forma de cúpula lisa porque aumenta la movilidad de la antena a medida que se maneja a través de los pequeños canales. El instrumento electroquirúrgico 201 está alojado en una funda protectora 218 que aísla de la electricidad al instrumento electroquirúrgico 201. La funda protectora 218 puede estar hecha o revestida de un material antiadherente tal como PTFE para evitar que el tejido se adhiera al instrumento.
Las propiedades del manguito dieléctrico intermedio 216 se eligen preferentemente (por ejemplo, mediante simulación o similar) de manera que la parte de punta radiante 205 forme un transformador de impedancia de cuarto de onda para adaptar la impedancia de entrada del generador en una carga de tejido biológico en contacto con la parte de punta radiante 205. Esta configuración de la parte de punta radiante 205 puede producir un patrón de radiación aproximadamente esférico alrededor de la parte de punta radiante 205. Esto permite al usuario irradiar con precisión el tejido objetivo y reduce la radiación o el daño al tejido sano. Dependiendo del patrón de radiación requerido, se pueden usar diferentes configuraciones de la parte de punta radiante. Por ejemplo, se puede producir un patrón de radiación asimétrico extendiendo el conductor externo 208 a lo largo de un lado de la parte de punta radiante 205.
El instrumento criogénico 202 incluye un elemento de congelación de tejido 220 en un extremo distal del instrumento criogénico 202, situado cerca de la parte de punta radiante 205. El elemento de congelación de tejido 220 incluye un depósito 222 para recibir criógeno suministrado por un conducto de transporte de criógeno 224. El elemento de congelación de tejido 220 también incluye una parte de punta 226 que está unida térmicamente al depósito 222 de manera que la parte de punta 226 pueda enfriarse con criógeno en el depósito 222. El elemento de congelación de tejido 220 puede estar formado, por ejemplo, por una sola pieza de material conductor térmico, estando el depósito 222 formado por una cavidad en el material.
El instrumento criogénico 202 también incluye un conducto de transporte de escape 228 conectado al depósito 222 para transportar criógeno desde el depósito 222 a un extremo proximal del aparato donde el criógeno puede recogerse o desecharse. Así, como lo indican las flechas de dirección de flujo 230, el criógeno puede transportarse a través del conducto de transporte de criógeno 224 de manera que se suministre al interior del depósito 222. El criógeno puede acumularse en el depósito 222, haciendo que la parte de punta 226 del elemento de congelación de tejido 220 se enfríe, para que pueda usarse para congelar tejido. El exceso de criógeno en el depósito 222 puede evacuarse a través del tubo de transporte de escape 228 como indican las flechas 232, para evitar una acumulación de presión en el depósito 222. En el caso de un criógeno líquido (por ejemplo, nitrógeno líquido), el criógeno puede expandirse en un gas a medida que absorbe calor de la parte de punta. El gas también puede formar parte del criógeno que se evacua a través del conducto de transporte de escape 228. Tanto el conducto de transporte de criógeno 224 como el conducto de transporte de escape 228 pueden estar equipados con válvulas unidireccionales para garantizar que el criógeno solo fluya en la dirección indicada por las flechas 230 y 232. Puede usarse una bomba situada en el extremo proximal del dispositivo electroquirúrgico para hacer circular criógeno en el conducto de transporte de criógeno 224 y el conducto de transporte de escape 228.
Un manguito de aislamiento térmico 234 rodea el conducto de transporte de criógeno 224, el conducto de transporte de escape 228 y parte del elemento de congelación de tejido 220. El manguito de aislamiento térmico 234 evita que se intercambie calor entre el criógeno en los conductos y el entorno circundante. De manera adicional o alternativa, el conducto de transporte de criógeno 224 y el conducto de transporte de escape 228 pueden estar hechos ellos mismos de un material de aislamiento térmico. El aislamiento térmico de los conductos puede mejorarse creando un vacío en el espacio dentro del manguito de aislamiento térmico 234. El aislamiento térmico de los conductos garantiza que solo pueda congelarse tejido en las proximidades del elemento de congelación de tejido 220, evitando así daños accidentales por frío al paciente.
El elemento de congelación de tejido 220 puede deslizarse dentro del manguito de aislamiento térmico 234 a lo largo de su longitud. El encaje entre la superficie exterior del elemento de congelación de tejido 220 y la superficie interior del manguito de aislamiento térmico puede ser suficientemente firme para formar una junta deslizante hermética. El depósito 222 puede conectarse de forma deslizable a los conductos 224 y 228 (por ejemplo, mediante juntas deslizantes) para permitir que el elemento de congelación de tejido 220 se mueva respecto a los conductos 224 y 228. Como alternativa, las conexiones entre el depósito 222 y los conductos 222 y 228 pueden ser fijas, para que los conductos 224 y 228 se muevan con el elemento de congelación de tejido en el manguito de aislamiento térmico 234. El elemento de congelación de tejido 220 se puede deslizar a lo largo del manguito de aislamiento térmico 234 utilizando un cable de control 236 que atraviesa el manguito de aislamiento térmico 234 y está conectado en un extremo al elemento de congelación de tejido 220. El elemento de congelación de tejido puede retraerse total o parcialmente hacia el interior del manguito de aislamiento térmico 234, de manera que su punta 226 no sobresalga más allá del extremo distal del instrumento electroquirúrgico 201. Cuando un usuario desea utilizar el elemento de congelación de tejido 220 para congelar tejido biológico, el elemento de congelación de tejido 220 puede exponerse de manera que sobresalga más allá del extremo distal del instrumento electroquirúrgico 201, para que pueda entrar en contacto con el tejido objetivo. El elemento de congelación de tejido 220 puede colocarse en su posición retraída cuando el instrumento está siendo dirigido a un área objetivo, para evitar que la parte de punta 226 se enganche en el tejido u ocasione una lesión accidental. Son posibles mecanismos alternativos a los descritos anteriormente para permitir que el elemento de congelación de tejido 220 se mueva respecto al instrumento electroquirúrgico 201.
Se pueden montar un calentador y un sensor de temperatura (no mostrados) cerca de la parte de punta 226 del elemento de congelación de tejido 220 para permitir un control preciso de la temperatura en la parte de punta 226. El calentador puede ser un chip resistivo que se calienta cuando lo atraviesa una corriente eléctrica. Equilibrando el calor generado por el calentador con la potencia de enfriamiento proporcionada por el criógeno, se puede obtener una temperatura estable en la parte de punta 226. Puede usarse un controlador PID para controlar la temperatura en la parte de punta 226. El calentador también puede usarse para calentar la parte de punta 226 con el fin de deshelar tejido congelado.
El instrumento criogénico 202 se puede fijar respecto al instrumento electroquirúrgico 201, de manera que los dos componentes formen un único dispositivo integrado que está configurado para encajar en el canal de trabajo de un endoscopio. Por ejemplo, el manguito de aislamiento térmico 234 puede asegurarse a la funda protectora 218 del instrumento electroquirúrgico 201.
La parte de punta 226 del elemento de congelación de tejido 220 mostrado en la Figura 2 tiene forma de cúpula. Sin embargo, son posibles otras formas. Por ejemplo, puede ser cilíndrica, cónica, etc. En general, es deseable que la forma de la parte de punta 226 sea tal que maximice la transferencia de calor entre la parte de punta 226 y el tejido objetivo, para congelar eficazmente el tejido. Por lo tanto, puede que sea conveniente utilizar una forma que maximice el área de contacto entre la parte de punta 226 y el tejido objetivo. En algunos casos, la parte de punta 226 puede tener una punta afilada para que pueda perforar tejido e insertarse dentro del tejido objetivo. En algunos ejemplos la parte de punta 226 y la punta dieléctrica 214 pueden ser o formar parte de una estructura de punta común para el dispositivo 200.
El extremo distal del dispositivo electroquirúrgico 200 también puede incluir un sensor 238 situado cerca de la parte de punta radiante 205, para medir una propiedad del tejido en una zona de tratamiento alrededor de la parte de punta radiante. Se pueden obtener mediciones desde el sensor 238 por medio de cableado 240. Por ejemplo, el sensor 238 puede ser un sensor de temperatura para medir una temperatura del tejido en la zona de tratamiento. El sensor 238 también puede ser un sensor de presión, para medir un cambio de presión en la zona de tratamiento. Las mediciones desde el sensor 238 pueden usarse para determinar cuándo está congelado el tejido en la zona de tratamiento, con el fin de determinar cuándo aplicar energía de microondas a la zona de tratamiento.
En algunos ejemplos, el dispositivo electroquirúrgico 200 también puede incluir una funda exterior en la que se alojan los componentes en el extremo distal del dispositivo. La funda exterior puede tener una abertura a través de la cual puede sobresalir el elemento de congelación de tejido 220. La funda exterior puede tener una forma lisa para que no se presenten esquinas afiladas al tejido biológico, con el fin de evitar lesiones accidentales.
La Figura 3 es una vista esquemática en sección transversal de un extremo distal de un dispositivo electroquirúrgico 300 de acuerdo con la invención. En la invención, el instrumento criogénico está integrado en el instrumento electroquirúrgico. El dispositivo electroquirúrgico 300 incluye un cable de alimentación coaxial 301, que se puede conectar en su extremo proximal a un generador (por ejemplo, el generador 102) para transportar energía de microondas. El cable de alimentación coaxial 301 comprende un conductor interno 303, que está separado de un conductor externo 304 por un primer material dieléctrico 306. El cable de alimentación coaxial 301 tiene preferentemente pérdidas reducidas de energía de microondas. Se puede proporcionar un estrangulador (no mostrado) en el cable de alimentación coaxial para inhibir una propagación de vuelta de la energía de microondas reflejada desde el extremo distal y, por tanto, limitar el calentamiento hacia atrás a lo largo del dispositivo.
El cable de alimentación coaxial 301 termina en su extremo distal con una parte de punta radiante 302 para irradiar energía de microondas. En esta realización, la parte de punta radiante 302 comprende una sección conductora distal 308 del conductor interno 303 que se extiende ante un extremo distal 309 del conductor externo 304. El conductor interno 303 es hueco, con una superficie interior del conductor interno que define un canal 312 que avanza a través del conductor interno 303. La sección conductora distal 308 está rodeada en su extremo distal por una punta dieléctrica 310 formada a partir de un segundo material dieléctrico, que es diferente del primer material dieléctrico 306. La punta dieléctrica 310 tiene forma de cúpula y tiene un canal que avanza a través de la misma, y por el que pasa el conductor interno 303. Una abertura 314 está formada en el extremo distal del conductor interno 303.
El canal 312 puede estar conectado en un extremo proximal a una unidad de suministro de criógeno (por ejemplo, unidad de suministro de criógeno 108), de manera que el canal 312 puede actuar como un conducto de transporte de criógeno de un instrumento criogénico. Una boquilla 316 que está conectada de manera fluida al canal 312 está situada cerca de la abertura 314 del conductor interno. La boquilla 316 está dispuesta para pulverizar criógeno transportado a través del canal 312 hacia un sitio objetivo en frente de la parte de punta radiante 302 (es decir, a la derecha en la Figura 3), como ilustran las líneas discontinuas 318. La boquilla 316 puede ser, por ejemplo, una válvula de hendidura, aunque también son posibles otros tipos de boquillas. La boquilla 316 está configurada para evitar que entre fluido desde el sitio objetivo en el canal 312 y, por tanto, puede incluir una válvula unidireccional. En algunas realizaciones, la boquilla 316 puede incluir un tubo fino para proporcionar una pulverización criogénica concentrada y dirigida. En algunas realizaciones, la boquilla 316 puede deslizarse en el canal 312 (por ejemplo, usando uno o más cables de control), para poder hacer que la boquilla sobresalga más allá de la parte de punta radiante 302. De esta manera, la boquilla 316 puede retraerse cuando el dispositivo electroquirúrgico 200 está siendo guiado a su posición, y luego puede desplegarse para pulverizar tejido objetivo.
El dispositivo electroquirúrgico 200 también incluye un tubo de descompresión 320, a través del cual puede escapar gas en una zona de tratamiento circundante a la parte de punta radiante 302. Esto evita la acumulación de presión en la zona de tratamiento, lo que podría provocar daños internos al paciente. En el caso en el que el criógeno es un gas frío, el gas frío pulverizado desde la boquilla 316 puede enfriar tejido en la zona de tratamiento y luego salir de la zona de tratamiento a través del tubo de descompresión 320. En el caso en el que el criógeno es un líquido criogénico, el líquido criogénico pulverizado desde la boquilla 316 puede enfriar tejido en la zona de tratamiento y expandirse en un gas. El gas resultante puede salir entonces de la zona de tratamiento a través del tubo de descompresión 320.
El tubo de descompresión 320 está configurado preferentemente de manera que solo pueda fluir gas desde el extremo distal del dispositivo electroquirúrgico 200 (es decir, desde la zona de tratamiento) hasta el extremo proximal del dispositivo electroquirúrgico 200. Esto es para evitar que entre gas en la zona de tratamiento a través del tubo de descompresión 320. El tubo de descompresión 320 puede purgarse a la atmósfera en su extremo proximal, o puede estar conectado a una cámara de recogida de gas. El tubo de descompresión 320 también puede estar equipado con una válvula de alivio de presión, que está configurada para permitir que fluya gas a lo largo del tubo de descompresión 320 cuando la presión en la zona de tratamiento alcanza un umbral predeterminado. De esta manera, la presión en la zona de tratamiento puede mantenerse a un nivel seguro.
El primer material dieléctrico 306 puede ser un material de aislamiento térmico, o puede incluir una capa de aislamiento térmico, de manera que el criógeno no enfríe el conductor externo 304 en el canal 312. De esta manera, la superficie exterior del cable de alimentación coaxial 301 no se enfriará cuando se haga avanzar criógeno a través del canal 312, evitando así el riesgo de congelar partes del paciente fuera de la zona de tratamiento. Como alternativa, el cable de alimentación coaxial 301 puede incluir un manguito de aislamiento térmico y/o una camisa de vacío alrededor de la superficie exterior del conductor externo 304.
El criógeno que avanza por el canal 312 puede enfriar el conductor interno 303 y disipar el calor generado por cualquier energía de microondas propagada a través del cable de alimentación coaxial 301. Esto permite aumentar la cantidad de energía de microondas portada por el cable de alimentación coaxial 301 sin sobrecalentar el cable de alimentación coaxial 301. Por lo tanto, la configuración que se muestra en la Figura 3 permite aplicar mayores cantidades de energía de microondas, lo cual puede aumentar el volumen de tejido sometido a ablación por la energía de microondas.
El dispositivo electroquirúrgico 300 también puede incluir uno o más sensores y/o un calentador, similares a los analizados en relación con la Figura 2.
Cabe señalar que son posibles diferentes combinaciones de características de los dispositivos mostrados en las Figuras 2 y 3, facilitándose los dispositivos mostrados en las Figuras 2 y 3 meramente a modo de ejemplo. Por ejemplo, el instrumento criogénico 202 de la Figura 2 puede insertarse a través de un conductor interno hueco de un instrumento electroquirúrgico similar al mostrado en la Figura 3. De esta manera, el conducto de transporte de criógeno 224, el conducto de transporte de escape 228 y el elemento de congelación de tejido 220 pueden estar contenidos dentro de un canal similar al canal 312, de manera que el instrumento criogénico 202 esté completamente integrado en el instrumento electroquirúrgico. En otro ejemplo, el sistema criogénico 202 de la Figura 2 puede reemplazarse por un mecanismo de pulverización de criógeno que incluye una boquilla y un tubo de descompresión similares a los analizados en relación con la Figura 3.
La Figura 4A muestra una ilustración esquemática de ablación de tejido biológico utilizando un dispositivo electroquirúrgico. El extremo distal de un dispositivo electroquirúrgico 400, tal como los descritos en relación con las Figuras 2 y 3, se inserta en tejido objetivo que se va a someter a ablación. Usando el instrumento criogénico del dispositivo electroquirúrgico 400, se congela un volumen de tejido 402 alrededor del extremo distal del dispositivo electroquirúrgico 400. Esto se hace haciendo fluir un criógeno a través del conducto de transporte de criógeno hasta un elemento de congelación de tejido en el extremo distal del dispositivo electroquirúrgico 400. Cuando se utiliza el dispositivo electroquirúrgico de la Figura 2, el depósito 222 puede llenarse de criógeno para enfriar la parte de punta 226 del elemento de congelación de tejido 220. El elemento de congelación de tejido 220 puede deslizarse entonces fuera del manguito de aislamiento térmico 234 de manera que entre en contacto con el tejido objetivo y haga que el volumen de tejido 402 se congele. Cuando se utiliza el dispositivo electroquirúrgico de la Figura 3, el criógeno del conducto de transporte de criógeno puede pulverizarse sobre el tejido objetivo para congelar el volumen de tejido 402. El volumen 402 de tejido que se congela puede depender del caudal de criógeno a través del conducto de transporte de criógeno y/o de la temperatura del elemento de congelación de tejido (que en algunas realizaciones puede controlarse usando un calentador).
Una vez congelado el volumen de tejido 402, se suministra energía de microondas a la parte de punta radiante del instrumento electroquirúrgico para que se aplique energía de microondas al tejido congelado. La energía de microondas se transmite con una pérdida relativamente baja a través del volumen 402 de tejido congelado y al interior de una capa circundante de tejido no congelado 404, como indican las flechas 406. La energía de microondas se disipa rápidamente como calor en la capa de tejido 404, ocasionando la ablación de la capa de tejido 404. Mientras se está realizando la ablación de la capa de tejido 404, el volumen de tejido 402 puede mantenerse congelado, por ejemplo, manteniendo un flujo constante de criógeno a través del conducto de transporte de criógeno y/o controlando la temperatura del elemento de congelación de tejido.
El estado del tejido (por ejemplo, congelado o no congelado) circundante al extremo distal del dispositivo electroquirúrgico 400 puede determinarse midiendo diversas propiedades del tejido. Por ejemplo, utilizando uno o más sensores montados cerca del extremo distal del dispositivo electroquirúrgico 400, se puede medir la temperatura y/o la presión para dar una indicación de si el tejido está congelado. El instrumento electroquirúrgico se puede utilizar para medir la impedancia del tejido que rodea su extremo distal y determinar así si el tejido está congelado. La medición de impedancia también puede usarse para estimar el volumen de tejido alrededor del extremo distal que está congelado. La impedancia del tejido puede medirse enviando un pulso de energía de microondas hacia abajo por el cable de alimentación coaxial a la parte de punta radiante y midiendo cualquier energía de microondas reflejada de vuelta hacia arriba por el cable de alimentación coaxial.
Una vez realizada la ablación del tejido en la capa 404, se puede permitir que el tejido en el volumen 402 se deshiele gradualmente para que pueda realizarse su ablación progresivamente mediante energía de microondas aplicada. Se puede permitir que el tejido se deshiele reduciendo el flujo de criógeno a través del conducto de transporte de criógeno y/o aumentando la temperatura del elemento de congelación de tejido (por ejemplo, utilizando un calentador montado encima). Controlando adecuadamente el flujo de criógeno a través del conducto de transporte de criógeno y/o la temperatura del elemento de congelación de tejido, puede reducirse el volumen de tejido que se congela por etapas. En cada etapa, puede aplicarse energía de microondas para realizar la ablación de una capa de tejido circundante al tejido congelado que estaba congelado previamente.
Este proceso se ilustra en la Figura 4B. Inicialmente, las capas de tejido 414, 412 y 410 están congeladas, de manera que se pueda realizar la ablación de la capa exterior 408 cuando se aplique energía de microondas al tejido congelado. A continuación, se deja que la capa 410 se deshiele, manteniendo las capas 414 y 412 congeladas, de manera que se pueda realizar la ablación de la capa 410 mediante energía de microondas. Luego se deshiela la capa 412, para poder realizar su ablación también. Por último, la capa más interna 414 se deshiela y se realiza su ablación mediante la aplicación directa de energía de microondas. De esta manera, el volumen total de tejido que se puede someter a ablación está definido por una superficie exterior de la capa de tejido 408. Este volumen puede ser mucho mayor que el volumen de tejido que puede someterse a ablación aplicando la misma cantidad de energía de microondas directamente a tejido no congelado.
Puede utilizarse un controlador para controlar las diversas etapas del proceso de ablación. El controlador puede configurarse para obtener mediciones de uno o más sensores situados cerca del extremo distal del instrumento electroquirúrgico para determinar si el tejido en una zona de tratamiento alrededor de la parte de punta radiante del instrumento electroquirúrgico está congelado. El controlador también puede configurarse para realizar mediciones de impedancia con el fin de determinar si el tejido en la zona de tratamiento está congelado. Dependiendo del resultado de la determinación, el controlador puede configurarse para ajustar el flujo de criógeno en el conducto de transporte de criógeno y/o la temperatura del elemento de congelación de tejido (por ejemplo, para aumentar o disminuir el volumen de tejido congelado en la zona de tratamiento). Una vez se determina que se ha congelado un volumen de tejido deseado, se puede configurar el controlador para suministrar energía de microondas a la parte de punta radiante. El controlador también puede configurarse para realizar sucesivamente la ablación de capas de tejido como se describe en relación con la Figura 4B.
El controlador puede ser un dispositivo informático convencional con un software instalado para llevar a cabo las diversas etapas descritas anteriormente. El ordenador puede conectarse al generador 102, de manera que pueda controlar el suministro de energía de microondas a la parte de punta radiante del instrumento electroquirúrgico. El ordenador también puede conectarse a la unidad de suministro de criógeno 108 para controlar el flujo de criógeno a través del conducto de transporte de criógeno (por ejemplo, controlando una válvula en la unidad de suministro de criógeno 108). Las salidas de cualesquiera sensores en el dispositivo electroquirúrgico se pueden conectar al controlador, para que pueda obtener mediciones desde los sensores. Si se dispone un calentador sobre el aparato electroquirúrgico, su entrada también puede conectarse al controlador. De esta manera, el controlador proporciona un sistema automatizado para realizar la ablación de tejido.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un instrumento electroquirúrgico para tratar tejido biológico, comprendiendo el instrumento:
una línea de transmisión coaxial (303, 304) para transportar energía electromagnética (EM) de microondas, comprendiendo la línea de transmisión coaxial un conductor interno (303), un conductor externo (304) y un material dieléctrico (306) que separa el conductor interno y el conductor externo; una punta radiante (310) montada en un extremo distal de la línea de transmisión coaxial para recibir e irradiar la energía EM de microondas desde la línea de transmisión coaxial al interior de una zona de tratamiento alrededor de la punta radiante, comprendiendo la punta radiante una sección conductora distal del conductor interno (310) que se extiende más allá de un extremo distal del conductor externo;
una alimentación de fluido (312) para transportar un fluido de congelación de tejido a la zona de tratamiento, en donde el conductor interno de la línea de transmisión coaxial es hueco para proporcionar un paso para la alimentación de fluido; y
una parte de transferencia térmica (314) conectada para recibir el fluido de congelación de tejido desde la alimentación de fluido en un extremo distal de la línea de transmisión coaxial,
en donde la parte de transferencia térmica está dispuesta para proporcionar comunicación térmica entre el fluido de congelación de tejido y tejido biológico en la zona de tratamiento para congelar el tejido biológico en la zona de tratamiento,
en donde la alimentación de fluido comprende un conducto de suministro para transportar el fluido de congelación de tejido a la parte de transferencia térmica,
en donde la parte de transferencia térmica comprende una salida (316) configurada para suministrar el fluido de congelación de tejido al interior de la zona de tratamiento, y
en donde el instrumento comprende además un tubo de descompresión (320) configurado para transportar gas lejos de la zona de tratamiento.
2. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el fluido de congelación de tejido es un líquido o un gas criogénicos.
3. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en donde la salida incluye una boquilla, estando la boquilla dispuesta para pulverizar el fluido de congelación de tejido al interior de la zona de tratamiento.
4. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la línea de transmisión coaxial y la alimentación de fluido están dentro de un cable común.
5. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la boquilla se puede mover entre una posición expuesta donde sobresale distalmente más allá de la punta radiante, y una posición retraída en la que se aparta de la punta radiante.
6. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que incluye un sensor de temperatura montado en un extremo distal de la línea de transmisión coaxial para detectar una temperatura de la zona de tratamiento.
7. Un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la parte de transferencia térmica también comprende un elemento calentador.
8. Un aparato electroquirúrgico para el tratamiento de tejidos biológicos, comprendiendo el aparato:
un generador electroquirúrgico dispuesto para suministrar energía electromagnética (EM) de microondas; un suministro de fluido de congelación de tejido; un instrumento electroquirúrgico de acuerdo con cualquier reivindicación anterior conectado para recibir la energía EM de microondas desde el generador electroquirúrgico y para recibir el fluido de congelación de tejido desde el suministro de fluido de congelación de tejido; y un controlador configurado para:
hacer que el fluido de congelación de tejido fluya a través de la alimentación de fluido hacia la parte de transferencia térmica para congelar tejido biológico en la zona de tratamiento;
detectar condiciones en la zona de tratamiento para determinar si el tejido biológico en la zona de tratamiento está congelado; y
en respuesta a determinar que el tejido biológico en la zona de tratamiento está congelado, hacer que la energía de microondas se suministre desde la punta radiante.
9. Un aparato electroquirúrgico de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el controlador está configurado para, en respuesta a determinar que el tejido biológico en la zona de tratamiento está congelado, reducir o detener el flujo de fluido de congelación de tejido a través de la alimentación de fluido.
10. Un aparato electroquirúrgico de acuerdo con las reivindicaciones 8 o 9, en donde el controlador está configurado para determinar si el tejido biológico en la zona de tratamiento está congelado basándose en uno o más de:
una impedancia detectada de la zona de tratamiento, y
una temperatura detectada de la zona de tratamiento.
11. Un aparato electroquirúrgico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, que comprende además:
un dispositivo de alcance quirúrgico que tiene un cordón de inserción flexible para la inserción no percutánea en el cuerpo de un paciente,
en donde el cordón de inserción flexible tiene un canal de instrumento que avanza a lo largo de su longitud, y en donde el instrumento electroquirúrgico está dimensionado para encajar dentro del canal de instrumento.
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