ES2875960T3 - Asa electroquirúrgica - Google Patents

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Malcolm White
Craig Gulliford
Brian Saunders
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Abstract

Un asa quirúrgica (100), que comprende: un lazo retráctil (118) de material conductor para rodear un área que contenga tejido biológico; una estructura radiante (122) dispuesta para irradiar energía de frecuencia de microondas en el área rodeada por el lazo retráctil; y un cable coaxial (102) para transportar energía de frecuencia de microondas a la estructura radiante, comprendiendo el cable coaxial un conductor interno, un conductor externo que rodea el conductor interno y es coaxial al mismo, y un material dieléctrico que separa el conductor interno y el conductor externo, en donde la estructura radiante comprende: un miembro conductor alargado (122) conectado al conductor interno del cable coaxial y eléctricamente aislado con respecto al conductor externo del cable coaxial, y una base de asa (112) en un extremo distal para el cable coaxial, teniendo la base de asa un canal de alimentación para transportar un tramo del material conductor que forma el lazo retráctil, en donde el tramo del material conductor es móvil con respecto a la base de asa, de modo que el lazo retráctil sea retráctil con respecto al cable coaxial hacia la base de asa, y en donde el miembro conductor alargado comprende una porción distal que sobresale hacia el área rodeada por el lazo retráctil para actuar a modo de antena monopolo de microondas radiante, y una porción proximal que se extiende a través de la base de asa a lo largo del canal de alimentación.

Description

DESCRIPCIÓN
Asa electroquirúrgica
Campo de la invención
La invención se refiere a un asa quirúrgica, p. ej. para su uso en un procedimiento de polipectomía. En particular, la invención puede estar relacionada con asas médicas adecuadas para su inserción en el canal de instrumentos de un endoscopio (o cualquier otro tipo de dispositivo de exploración utilizado en un tracto gastrointestinal (GI), o en cualquier otra parte de un cuerpo humano o animal), y que incluyen un medio para suministrar energía electromagnética en el tejido biológico.
Antecedentes de la invención
Los pólipos en el tracto GI pueden extirparse usando un asa médica en un procedimiento endoscópico, p. ej. usando un colonoscopio. En el caso de los pólipos pediculados, se pasa el asa sobre el pólipo y se aprieta la misma alrededor del cuello del pólipo, que a continuación se corta para extirpar el pólipo. El proceso de corte puede llevarse a cabo o mejorarse haciendo pasar una corriente de radiofrecuencia (RF) a través del tejido biológico. La corriente también puede facilitar la cauterización.
Los pólipos sésiles pueden extirparse de manera similar. Es preferible "rellenar" dichos pólipos antes de extraerlos inyectando solución salina o hialuronato de sodio debajo del pólipo, para elevarlo con respecto a la pared circundante del colon y alejarlo de la misma. Esto puede ayudar a reducir el riesgo de perforación intestinal.
Es conocida la incorporación de electrodos en el lazo de un asa con el fin de proporcionar un medio integrado para suministrar la corriente de RF. Se conocen disposiciones tanto monopolares, para su uso con una almohadilla a tierra separada que se fija al paciente, como bipolares.
Una desventaja de las asas de corte por RF conocidas es el alto nivel de energía eléctrica (en particular el uso de tensiones elevadas) necesario para iniciar la acción de corte, ya que conlleva el riesgo de daños térmicos no deseados a la pared intestinal. Por ejemplo, el voltaje máximo asociado a la coagulación monopolar y bipolar puede superar los 4.500 V y 450 V respectivamente. El documento US 2012/0172864 da a conocer asas quirúrgicas de RF monopolares de acuerdo con la técnica anterior.
Sumario de la invención
En su forma más general, la presente invención propone estructuras de asa dispuestas para irradiar energía de frecuencia de microondas (por ejemplo, energía electromagnética con una frecuencia de al menos tres órdenes de magnitud por encima de la energía de RF habitual) dentro del área rodeada por el lazo del asa. Controlando la forma del campo de microondas emitido, puede reducirse el riesgo de daños térmicos colaterales. Por ejemplo, los picos de tensión habituales en las realizaciones de la invención son de 10 V o menos. Además, el campo de microondas emitido puede resultar más eficaz que un campo de RF para coagular la sangre.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un asa quirúrgica que comprende: un lazo retráctil de material conductor para rodear un área que contenga tejido biológico; una estructura radiante dispuesta para irradiar energía de frecuencia de microondas en el área rodeada por el lazo retráctil; y un cable coaxial para transportar energía de frecuencia de microondas a la estructura radiante, comprendiendo el cable coaxial un conductor interno, un conductor externo que rodea el conductor interno y es coaxial al mismo, y un material dieléctrico que separa el conductor interno y el conductor externo, en donde la estructura radiante comprende: un miembro conductor alargado conectado al conductor interno del cable coaxial y eléctricamente aislado del conductor externo del cable coaxial, y una base de asa en un extremo distal para el cable coaxial, teniendo la base de asa un canal de alimentación para transportar un tramo del material conductor que forma el lazo retráctil, en donde el miembro conductor alargado comprende una porción distal que sobresale hacia el área rodeada por el lazo retráctil para actuar a modo de antena monopolo de microondas radiante, y una porción proximal que se extiende a través de la base de asa a lo largo del canal de alimentación. Con esta estructura radiante puede emitirse la energía de microondas hacia el área rodeada por el lazo retráctil, tanto a través de la antena monopolo de microondas radiante como a través de una onda progresiva establecida sobre el material conductor al acoplar energía de la porción proximal del elemento conductor alargado con la longitud del material conductor del canal de alimentación. De este modo, el campo de microondas irradiado puede dirigirse hacia el tejido biológico sostenido por el asa. La base de asa puede comprender un par de canales de alimentación, recibiendo cada canal de alimentación un tramo del material conductor que forma el lazo retráctil, p. ej. en el lado opuesto del miembro conductor alargado.
El tramo eléctrico del elemento conductor alargado puede ser aproximadamente (2~” )A¿, donde Al es la longitud de onda de la energía de frecuencia de microondas a lo largo de la porción proximal del elemento conductor alargado, es decir la longitud de onda en la base de asa, y n es un número entero positivo.
La base de asa puede comprender una carcasa de plástico o dieléctrica que puede estar conformada para evitar que el tejido biológico sujeto por el asa se vea forzado hacia abajo sobre el elemento conductor alargado. La base de asa puede incluir otros componentes dieléctricos, p. ej. para controlar la posición del asa o para permitir una penetración limitada del elemento conductor alargado en el tejido biológico.
En el presente documento, el término "frecuencia de microondas" puede usarse ampliamente para indicar un intervalo de frecuencia de 400 MHz a 100 GHz, pero preferentemente el intervalo será de 1GHz a 60 GHz, más preferentemente de 2,45 GHz a 30 GHz o de 5 GHz a 30 GHz. Las frecuencias específicas que se han contemplado son las siguientes: 915 MHz, 2,45 GHz, 3,3 GHz, 5,8 GHz, 10 GHz, 14,5 GHz y 24 GHz.
El asa quirúrgica de la invención puede configurarse para la inserción hacia abajo por un canal de instrumentos de un endoscopio, o puede disponerse para su uso en cirugía laparoscópica o en un procedimiento de tipo NOTES (cirugía endoscópica transluminal a través de orificios naturales).
Una ventaja de usar energía de frecuencia de microondas es la pequeña profundidad de penetración del campo eléctrico en el tejido biológico, p. ej. del orden de milímetros a la frecuencia de elección. El perfil de calor enfocado depende del cuadrado del campo eléctrico y de la conductividad, densidad y capacidad calorífica específica del tejido objetivo que se esté tratando. Por lo tanto, el campo de microondas emitido por la antena monopolo de microondas radiante queda confinado de manera natural al tejido biológico en la región del asa, reduciendo así el riesgo de daños térmicos colaterales.
La energía de frecuencia de microondas de la invención puede tener el fin de coagular la sangre (es decir de sellar vasos sanguíneos) en el tejido rodeado por el asa, para ayudar en el proceso de extirpación general. El tallo del pólipo puede cortarse mediante la acción del lazo retráctil, es decir el material conductor del lazo puede comprender un alambre afilado o similar. Alternativa o adicionalmente, en la base de asa puede estar formada una cuchilla u otra estructura de corte, de modo que al tirar del tejido biológico hacia la base de asa cerrando el lazo se genere una acción de corte.
En otra realización, el asa puede estar configurada para recibir tanto energía de frecuencia de RF como de microondas. El asa puede funcionar como un dispositivo de RF bipolar convencional para cortar a través del tallo, pero con la capacidad adicional de conmutar a la energía de frecuencia de microondas cuando se requiera la acción de coagulación. En esta configuración, el material conductor del lazo retráctil puede comprender dos conductores separados por un aislante para suministrar un campo de RF local. Pueden usarse uno o ambos de los conductores iguales para suministrar la energía de microondas. Para formar un dispositivo útil en la práctica la separación entre los dos conductores será preferentemente 0,5 mm o menos, y el diámetro o ancho de los conductores será preferentemente 1,5 mm o menos. Los conductores pueden disponerse en una configuración coplanar, en la que el conductor activo y el de retorno estén en la misma superficie o en ambas superficies, y/o puede emplearse una configuración en la que los electrodos estén depositados sobre un material dieléctrico en la que el conductor activo y el de retorno estén alternados a lo largo del lazo.
El lazo retráctil no tiene por qué ser conductor a todo lo largo del mismo. Puede resultar deseable utilizar un lazo no metálico, p. ej. de nailon, para enganchar el tallo y ayudar a cortar a través del mismo. La estructura radiante puede estar configurada para funcionar solo en una región en la base de asa, es decir en el "cuello" del asa. En esta configuración, la energía de microondas también puede ayudar al corte mecánico. En una disposición, el cuello radiante puede adoptar una forma de 'V' y en otra la sección radiante (comprendiendo p. ej. una sección o revestimiento conductor sobre el lazo) puede formar parte de la circunferencia del lazo, es decir, 45°, 90° o 180°.
Preferentemente, la longitud del miembro conductor alargado (y en particular la longitud de la porción proximal del mismo) se determina por modelado debido a la estructura compleja y no uniforme que lo rodea en el cuello del asa, en función de la frecuencia de microondas a utilizar.
Si el asa no es conductora, el miembro conductor alargado puede estar conformado para penetrar en el tejido biológico. Puede tener un extremo distal puntiagudo. Puede estar revestido con un material biocompatible, p. ej. pTf E o similar. De este modo, la energía de la frecuencia de microondas puede irradiarse principalmente a la sangre. Por tanto, pueden utilizarse las propiedades dieléctricas de la sangre para determinar las propiedades de la estructura radiante. Por ejemplo, la permitividad relativa (constante dieléctrica) & de la sangre a una frecuencia de 5,8 GHz es 52,539. La longitud de onda cargada Al puede ser en este caso 7,25 mm. En general, la fórmula para calcular Al en un medio cuya permitividad relativa sea & es
Al =
/V^r
donde c es la velocidad de la luz y f es la frecuencia de microondas. En este caso, la longitud del miembro conductor alargado puede ser cercana a 1,81 mm, 5,44 mm o 9,06 mm, cifras todas ellas múltiplos impares de un cuarto de longitud de onda cargada. Idealmente, la longitud puede ser mayor de 1 mm y menor de 6 mm. Este intervalo de longitudes es proporcional al tamaño de una estructura de pólipo que puede encontrarse durante una polipectomía.
El cable coaxial puede estar encerrado en un manguito adecuado para la inserción a través del canal de instrumentos de un endoscopio. El cable coaxial puede extenderse entre un extremo proximal, p. ej. que tenga un conector de microondas a conectar con un generador de señales de microondas adecuado, y un extremo distal en el que esté ubicada la estructura radiante. La longitud del cable coaxial puede ser adecuada para procedimientos endoscópicos, p. ej. 2 m o más. La base de asa puede incluir un tapón aislante en su extremo distal para asegurar el aislamiento entre el conductor exterior del cable coaxial y el miembro conductor alargado.
La base de asa puede fijarse en el extremo del manguito, de modo que el cable coaxial y la longitud de material conductor que forma el lazo retráctil puedan ser móviles (p. ej. deslizantes) en relación con la base de asa. La base de asa puede comprender así un elemento de enchufe cilíndrico en el extremo distal del manguito, en donde el elemento de enchufe presenta a través del mismo un primer paso que proporciona el canal de alimentación y un segundo paso para transportar el cable coaxial.
El tramo de material conductor que forma el lazo retráctil puede tener un primer extremo que esté unido a un mecanismo de movimiento (p. ej. una varilla de empuje, como se explica más adelante) para extender y retraer el lazo retráctil, y un segundo extremo que esté unido (es decir, fijo) a la base de asa.
En una realización, la base de asa comprende un tapón terminal fijado al extremo distal del manguito. El segundo extremo del tramo de material conductor que forma el lazo retráctil puede fijarse a una superficie exterior del cable coaxial. Si el cable coaxial puede deslizar por dentro del manguito, esta disposición significa que puede moverse el segundo extremo del lazo retráctil por dentro del manguito. Esto puede facilitar la retracción completa del asa.
El lazo retráctil puede estar fabricado con cualquier material similar a un alambre adecuado, p. ej. nitinol, nailon, alambre metálico o similares. Preferentemente, el material tiene propiedades de retención de la forma de modo que adopte automáticamente una configuración de lazo al ser liberado desde una configuración retraída. De este modo, el lazo retráctil puede comprender un alambre que se extienda más allá del extremo distal del cable coaxial, estando dispuesto el alambre para que adopte de manera natural una forma de lazo entre dos extremos ubicados en el extremo distal del cable coaxial. El lazo retráctil puede ajustarse para variar la longitud del alambre entre los dos extremos. La forma de lazo puede estar libre de irregularidades. En particular, no es necesario que la forma de lazo incluya un saliente o pico distal como los que se encuentran comúnmente en las asas quirúrgicas convencionales para asegurar que se retraigan de una manera predeterminada. La invención puede obviar la necesidad de tal pico mediante el uso de nitinol como material del lazo y/o mediante el uso de los mecanismos de despliegue expuestos en el presente documento. La omisión del pico distal puede garantizar que el asa proporcione un corte mecánico más limpio, lo que a su vez proporciona una mejor muestra en bloque para la evaluación histológica y facilita la escisión completa del tejido rodeado por el asa.
El lazo retráctil puede ser móvil con respecto a la base de asa, p. ej. dentro y fuera de un canal de almacenamiento formado en el manguito que rodea el cable coaxial. Preferentemente, el lazo retráctil es móvil en relación con el cable coaxial. Sin embargo, es posible que el lazo retráctil esté fijo con relación al cable coaxial y que la retracción se lleve a cabo moviendo una cubierta tubular con relación al cable coaxial sobre el lazo.
Un alambre de tracción (o varilla de empuje) puede estar conectado o formado integralmente con el lazo retráctil. El alambre de tracción puede extenderse hasta el extremo proximal del cable coaxial para permitir que el operario despliegue el asa. El alambre de tracción puede conectarse a un mecanismo deslizante (p. ej. un mecanismo deslizante manual) en el extremo proximal del dispositivo. El alambre de tracción puede transportarse desde el extremo próximo hasta el extremo distal a través de un paso en el manguito. Resulta deseable que la traslación entre la longitud de movimiento del mecanismo deslizante en el extremo proximal y la apertura y cierre del lazo (o los cambios de diámetro una vez que salga del extremo del catéter o tubo) sea consistente. Un tubo delgado y lubricante puede estar fijado (p. ej. pegado) a la camisa exterior del cable coaxial para que actúe como guía para el alambre (o alambres) de tracción. A modo de alternativa, para fijar el tubo guía al cable coaxial podría utilizarse un tubo termorretráctil de paredes muy delgadas. El tubo de guía discurre preferentemente en línea recta a lo largo del eje del cable coaxial.
Puede insertarse un tubo con múltiples luces dentro de la estructura para proporcionar canales o espacios separados para el alambre (o alambres) de tracción y el cable coaxial. A modo de alternativa, puede fijarse un único tubo al conductor exterior del cable coaxial para contener el alambre de tracción y evitar que se retuerza alrededor del cable coaxial.
La orientación del lazo puede estar relacionada con la orientación del paso situado en el manguito. De este modo, puede ajustarse el plano del lazo girando el manguito. Preferentemente, el manguito es un cable trenzado capaz de transferir un par. Puede montarse (p. ej. por pinzamiento) una empuñadura en el extremo proximal para hacer girar el manguito.
A modo de alternativa, el alambre de tracción puede utilizarse también para activar un mecanismo de tornillo que cause la traslación de un movimiento lineal a uno rotacional, p. ej. una disposición de tornillo de avance, que puede utilizarse para hacer girar el lazo. Se utiliza el mismo alambre de tracción para abrir y cerrar el lazo o para empujar un lazo fabricado con un material de resorte dentro o fuera de un catéter o tubo, para permitir que el lazo se abra y se cierre.
El miembro conductor alargado puede ser retráctil independientemente del lazo retráctil. Por ejemplo, el manguito y el cable coaxial pueden moverse en relación mutua para mover el miembro conductor alargado entre una posición de almacenamiento, en la que está rodeado por el miembro conductor alargado, y una posición de uso en la que sobresale del manguito. El lazo retráctil puede funcionar como un asa "fría", es decir un asa que funcione sin un campo de radiación de microondas acompañante, cuando el miembro conductor alargado esté en la posición guardada. En esta disposición, puede usarse el asa como una herramienta de captura y corte mecánico de tejido. El tejido, p. ej. el tallo de un pólipo, puede estar rodeado por el lazo retráctil durante una configuración extendida. Al retraer el lazo, puede forzarse el tejido rodeado contra una superficie distal de la base de asa, tras lo cual el asa pasará a través del tejido para cortarlo físicamente. La superficie distal de la base de asa proporciona así una superficie de reacción para la acción de corte mecánico del lazo. La superficie del lazo (o quizás solo la superficie interna del lazo) puede estar erosionada o afilada para que esta acción de corte físico sea más eficaz. En algunas circunstancias puede resultar preferible el uso del dispositivo a modo de asa "fría", ya que puede reducir el riesgo de hemorragia tardía.
El primer aspecto de la invención también puede expresarse como un aparato electroquirúrgico que comprende un generador de señales de microondas para emitir energía de frecuencia de microondas, y como un asa quirúrgica según se ha descrito anteriormente conectada para recibir la energía de frecuencia de microondas y suministrarla a través del cable coaxial para su emisión, como campo de frecuencia de microondas, por parte del miembro conductor alargado.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un asa quirúrgica que comprende: un lazo retráctil para rodear un área que contenga tejido biológico; una estructura radiante dispuesta para irradiar energía de frecuencia de microondas en el área rodeada por el lazo retráctil; y un cable coaxial para transportar energía de frecuencia de microondas a la estructura radiante, comprendiendo el cable coaxial un conductor interno, un conductor externo que rodea el conductor interno y es coaxial al mismo, y un material dieléctrico que separa el conductor interno y el conductor externo, en donde la estructura radiante comprende una porción conductora curva que limita parcialmente el área rodeada por el lazo retráctil, estando conectada la porción conductora curva al conductor interior del cable coaxial y aislada eléctricamente con respecto al conductor exterior del cable coaxial, para actuar a modo de antena monopolo de microondas radiante. El segundo aspecto difiere del primer aspecto en lo referente a la naturaleza de la estructura radiante, que en este caso es una porción conductora curva del lazo del asa, en vez de un elemento alargado que sobresale hacia el lazo. Sin embargo, la porción conductora curva sigue actuando a modo de antena de microondas radiante para suministrar la energía de frecuencia de microondas al tejido sujetado dentro del lazo.
La porción conductora curva puede extenderse entre dos extremos, que pueden estar separados a distancias iguales desde el punto en el que el conductor interno del cable coaxial está conectado a la porción conductora curva. La porción conductora curva puede estar así dispuesta simétricamente en el extremo distal del cable coaxial. Preferentemente, el tramo eléctrico entre los extremos de la porción conductora curva es (2~” )A¿, donde Al es la longitud de onda de la energía de frecuencia de microondas cuando se propaga a través del tejido biológico, y n es un número entero positivo. De este modo, la longitud de la porción conductora curva puede determinarse de la misma forma que el elemento conductor alargado del primer aspecto. Sin embargo, la estructura del segundo aspecto no es invasiva. La longitud de la porción conductora curva puede ser, por tanto, más larga que el elemento conductor alargado del primer aspecto, p. ej. 10 mm o más.
La porción conductora curva puede comprender un par de dientes flexibles que se extiendan desde el extremo distal del cable coaxial. Cada diente puede ser un alambre o tubo con un grosor o diámetro seleccionado de modo que presente cierta elasticidad intrínseca. Los dientes pueden estar montados simétricamente con respecto al punto de conexión con el conductor interno del cable coaxial (es decir, el punto de alimentación). De este modo, los dientes pueden actuar para dividir la potencia de frecuencia de microondas recibida desde el cable coaxial. La impedancia de los dientes puede seleccionarse de modo que, cuando estén conectadas en paralelo con el cable coaxial, coincida con la impedancia del cable coaxial, es decir si la impedancia de las líneas que formaron los dientes fue de 50 O y la longitud de los dientes se eligió para que fuera un múltiplo impar de un cuarto de longitud de onda en la frecuencia elegida, entonces cada diente se transformará a una impedancia de 100 O en el punto de alimentación para proporcionar una impedancia paralela general de 50 O, p. ej. la misma impedancia que la impedancia característica de la línea coaxial no resonante, para crear la condición de emparejamiento. El mismo principio puede aplicarse para diferentes impedancias de carga.
La porción conductora curva puede ser móvil con respecto a un tapón terminal tubular entre una configuración almacenada, en la que está encerrada por el tapón terminal, y una configuración desplegada en la que sobresale más allá de un extremo distal del tapón terminal. La porción conductora curva puede deformarse para encajar dentro del tapón terminal. Por ejemplo, el par de dientes anteriormente mencionados pueden doblarse el uno hacia el otro. El diámetro exterior del tapón terminal puede ser inferior a 2,6 mm para que pueda caber en el canal de instrumentos de un endoscopio. De este modo, en la configuración almacenada, la porción conductora curva puede estar deformada para tener una anchura inferior a 2,5 mm.
El tapón terminal puede ser deslizante con respecto al cable coaxial, p. ej. mediante un alambre de tracción que se extienda hasta el extremo proximal del cable coaxial. Al igual que antes, el cable coaxial puede estar encerrado en un manguito, que puede tener un paso formado en el mismo para el alambre de tracción. Puede insertarse un tubo de múltiples luces dentro del catéter o tubo o manguito principal.
La porción conductora curva también puede actuar a modo de guía para el lazo retráctil. Por ejemplo, el elemento conductor curvo puede comprender una sección tubular hueca con una abertura en un extremo de la misma. El lazo retráctil, que en esta realización está formado preferentemente de un material no conductor tal como nailon, puede extenderse a través de la sección tubular y a través de la abertura. Que la porción conductora curva tenga una sección hueca no afecta a la propagación de la energía de frecuencia de microondas porque la profundidad de la piel a tales frecuencias es lo suficientemente pequeña como para requerir solo una capa delgada de material conductor, es decir a 5,8 GHz la profundidad de la piel, o la profundidad a la que el material en el que el campo eléctrico se ha reducido al 37 % de su valor máximo, es del orden de micrómetros (1 x 10-6 m) para los buenos conductores, p. ej. plata u oro.
La porción conductora curva puede tener una sección tubular hueca a través de la cual se extiende el lazo retráctil por ambos extremos del mismo. Sin embargo, en una realización el lazo retráctil tiene un primer extremo que está fijado (p. ej. mediante soldadura por láser) a un extremo de la porción conductora curva. El lazo pasa entonces hacia la abertura de una porción tubular hueca situada en el otro extremo de la porción conductora curva. La longitud del asa que sobresale desde la abertura puede ajustarse, p. ej. para ajustar el área rodeada por el asa. En esta realización el asa puede ser asimétrica. El ajuste del lazo retráctil puede realizarse mediante un alambre de tracción que regrese al extremo proximal del cable coaxial. La porción conductora curva puede tener una segunda abertura en un lado orientado en sentido opuesto al área encerrada por el lazo.
Las características del primer aspecto expresado anteriormente también pueden incorporarse en el segundo aspecto.
De manera similar al primer aspecto, el segundo aspecto de la invención también puede expresarse como un aparato electroquirúrgico que comprende un generador de señales de microondas para emitir energía de frecuencia de microondas, y como un asa quirúrgica según se ha descrito anteriormente en relación con el segundo aspecto, conectada para recibir la energía de frecuencia de microondas y suministrarla a través del cable coaxial para su emisión como campo de frecuencia de microondas por parte de la porción conductora curva.
De acuerdo con un tercer aspecto de la invención, se proporciona un asa quirúrgica que comprende: un lazo retráctil para rodear un área que contenga tejido biológico; una estructura radiante dispuesta para irradiar energía de frecuencia de microondas en el área rodeada por el lazo retráctil; y un cable coaxial para transportar energía de frecuencia de microondas a la estructura radiante, comprendiendo el cable coaxial un conductor interno, un conductor externo que rodea el conductor interno y es coaxial al mismo, y un material dieléctrico que separa el conductor interno y el conductor externo, en donde la estructura radiante comprende una porción conductora formada en o sobre el lazo retráctil, estando conectada la porción conductora para recibir energía de microondas desde el cable coaxial y configurada para irradiar la energía de frecuencia de microondas al área rodeada por el lazo retráctil.
El tercero aspecto difiere del primer y segundo aspectos en que la estructura radiante es en realidad parte del propio lazo retráctil. Por ejemplo, parte del lazo puede estar metalizado, es decir revestido con un material conductor, y conectado eléctricamente al conductor interior del cable coaxial pero aislado eléctricamente con respecto al conductor exterior del cable coaxial. El cable coaxial puede incluir una tapón aislante en su extremo distal. El conductor interior puede sobresalir a través del tapón, pero el tapón puede aislar el conductor exterior con respecto a todo lo que se encuentre en el lado distal del tapón. La parte sobresaliente del conductor interior puede estar conectada eléctricamente a la porción conductora mediante engarzado o similar.
Para una irradiación eficiente hacia el interior del tejido biológico, el tramo eléctrico de la porción conductora alrededor del lazo retráctil puede ser (2~” )A¿,, donde Al es la longitud de onda de la energía de frecuencia de microondas cuando se propaga a través del tejido biológico, y n es un número entero positivo. La longitud de la porción conductora puede determinarse usando la técnica descrita anteriormente con referencia al primer aspecto de la invención.
En este aspecto, el lazo retráctil puede tener un extremo fijado p. ej. al extremo distal del cable coaxial, y un extremo ajustable, p. ej. conectado a un alambre de tracción que puede extenderse hasta un extremo proximal del cable coaxial, donde puede operarse usando un mecanismo deslizante o similar. De manera similar al primer y segundo aspectos anteriores, el asa puede incluir una tapón terminal deslizante, aunque en este caso esto es opcional porque solo el lazo retráctil puede extenderse más allá del extremo distal del cable coaxial.
El cable o manguito coaxial puede proporcionar un cable de par estable capaz de transferir un movimiento de rotación sobre el lazo retráctil efectuado en el extremo proximal del dispositivo. La rotación del lazo permite colocar el asa fácilmente sobre y alrededor de un pólipo. En este aspecto, la camisa exterior del cable coaxial puede ser semirrígida o puede insertar un tubo (catéter) sobre la camisa exterior y formar un ajuste apretado.
A modo de alternativa, la rotación del lazo retráctil puede conseguirse utilizando un mecanismo situado en el extremo distal del cable que transforme un movimiento lineal del alambre de tracción o el cable en un movimiento de rotación del lazo para controlar el ángulo del lazo con respecto al tallo del pólipo, para permitir que el lazo esté en la orientación correcta y permitir que rodee el tallo del pólipo. Esta traslación de un movimiento lineal a uno rotacional también puede servir para controlar la apertura y el cierre (diámetro) del lazo, o la cantidad de asa que sobresale desde la base de asa.
En una realización, la porción conductora puede ser un "cable radiante", es decir un tramo de cable coaxial que esté acortado en su extremo distal y a lo largo del cual se hayan eliminado periódicamente porciones del conductor exterior para permitir la irradiación desde el mismo. Las porciones eliminadas de conductor externo pueden estar separadas por una distancia (2~” )A¿, donde Al es la longitud de onda de la energía de frecuencia de microondas cuando se propaga a través del tejido biológico, y n es un número entero positivo.
Aunque la porción conductora puede ser parte del propio lazo retráctil, preferentemente el lazo retráctil comprende un alambre fabricado con material aislante que se extienda más allá del extremo distal del cable coaxial, estando dispuesto el alambre para que adopte de manera natural una forma de lazo entre dos extremos ubicados en el extremo distal del cable coaxial. La porción conductora, que está conectada al conductor interno del cable coaxial, puede estar entonces montada sobre (p. ej. unida o entrelazada con) el cable a medida que se extiende entre los extremos.
Las características del primer aspecto y el segundo aspecto expresados anteriormente también pueden incorporarse en el tercer aspecto.
De manera similar al primer y segundo aspectos, el tercer aspecto de la invención también puede expresarse como un aparato electroquirúrgico que comprende un generador de señales de microondas para emitir energía de frecuencia de microondas, y como un asa quirúrgica según se ha descrito anteriormente en relación con el tercer aspecto, conectada para recibir la energía de frecuencia de microondas y suministrarla a través del cable coaxial para su emisión como campo de frecuencia de microondas por parte de la porción conductora.
En cualquiera de los aspectos descritos anteriormente, el asa puede incluir un canal de suministro de fluido para introducir un fluido (tal como solución salina) en o cerca del sitio de tratamiento, p. ej. para ayudar con la coagulación o para limpiar el área. El canal de suministro de fluido puede proporcionarse en el manguito que encierra el cable coaxial, o puede proporcionarse en el conductor interno del cable coaxial, p. ej. haciendo que sea hueco.
El alambre de tracción para el lazo retráctil está fabricado preferentemente con un material aislante para evitar el acoplamiento capacitivo con el cable coaxial, a medida que se extiende a través del paso situado en el manguito.
Breve descripción de los dibujos
Las realizaciones de la invención se describen con detalle a continuación haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
Las Figs. 1A y 1B muestran una vista esquemática en sección transversal de un asa quirúrgica que es una primera realización de la invención, en posición desplegada y retraída respectivamente;
Las Figs. 2A y 2B muestran una vista esquemática en sección transversal de un asa quirúrgica que es una segunda realización de la invención, en posición desplegada y retraída respectivamente;
Las Figs. 3A y 3B muestran una vista esquemática en sección transversal de un asa quirúrgica que es una tercera realización de la invención, en posición desplegada y retraída respectivamente;
La Fig. 4 es una vista en perspectiva de un modelo de asa quirúrgica que se utiliza para simular el rendimiento de suministro de microondas de la invención;
La Fig. 5 es un gráfico que muestra la pérdida de retorno (adaptación de impedancia en sangre para el modelo de asa quirúrgica que se muestra en la Fig. 4;
La Fig. 6 es una vista en planta del modelo de asa quirúrgica de la Fig. 4 que muestra la densidad de pérdida de potencia en sangre;
La Fig. 7 es un gráfico que muestra la pérdida de retorno (adaptación de impedancia) en sangre para el modelo de asa quirúrgica de la Fig. 4, con diferentes diámetros de punta;
La Fig. 8 es una vista en planta del modelo de asa quirúrgica de la Fig. 4 que muestra la densidad de pérdida de potencia en sangre, con una protuberancia mínima de la sonda en el área rodeada por el lazo retráctil;
La Fig. 9 es un gráfico que muestra la pérdida de retorno (adaptación de impedancia) en sangre para el modelo de asa quirúrgica que se muestra en la Fig. 8;
La Fig. 10 es un gráfico que muestra la pérdida de retorno (adaptación de impedancia) en sangre para el modelo de asa quirúrgica de la Fig. 8, con diferentes diámetros de lazo;
La Fig. 11 muestra cuatro vistas en planta del modelo de asa quirúrgica de la Fig. 8, que muestran la densidad de pérdida de potencia en sangre para cuatro diámetros de lazo diferentes;
Las Figs. 12a , 12B y 12C muestran una vista esquemática en sección transversal de un asa quirúrgica que es una cuarta realización de la invención, en una posición de captura de pólipos, una posición con antena desplegada y una posición retraída, respectivamente;
La Fig. 13A muestra una vista esquemática en sección transversal de una porción distal de un asa quirúrgica, que es una quinta realización de la invención; y
La Fig. 13B es una vista en perspectiva de un tapón utilizado en el asa quirúrgica mostrada en la Fig. 13A.
Descripción detallada; otras opciones y preferencias
La Fig. 1A muestra una vista en sección transversal a través de un asa quirúrgica 100, que es una realización de la invención. El dibujo es esquemático y no está a escala. En particular, se ha acortado sustancialmente la longitud relativa del dispositivo. En la práctica, la mayor anchura (diámetro) del dispositivo es inferior a 2,6 mm de modo que resulte adecuado para pasar a través del canal de instrumentos de un endoscopio. Al mismo tiempo, la longitud total del dispositivo puede ser de 2 m o más.
El asa quirúrgica 100 comprende un cable coaxial 102, que comprende un conductor interno 104, un conductor externo 106 y un material dieléctrico 108 que separa el conductor interno 104 del conductor externo 106. Un conector de microondas 110 (p. ej. un conector de tipo QMA o similar) está montado en un extremo proximal del cable coaxial 102 para su conexión a un generador de señales de microondas (no mostrado). Una base de asa 112 (p. ej. un disco fabricado con un material aislante adecuado, p. ej. cerámica para microondas con baja pérdida, PTFE, PEEK, nailon o similar), está montada en un extremo distal del cable coaxial 102.
El cable coaxial 102 está encerrado en un manguito 114. El manguito 114 tiene un par de pasos para transportar un par de alambres de tracción 116 desde el extremo proximal hasta el extremo distal del dispositivo. Cada alambre de tracción 116 pasa a través de la base de asa 112 por un canal de alimentación (es decir, un paso formado en la base de asa). Cada uno del par de alambres de tracción 116 está conectado por su extremo distal a un respectivo extremo 117 de un tramo de alambre 118 que forma un lazo para el asa. Cada uno del par de alambres de tracción 116 está conectado por su extremo proximal a un mecanismo deslizante 120, que puede moverse con relación al manguito 114. El usuario puede operar el mecanismo deslizante 120 para ajustar el tramo de alambre 118 que sobresale desde el manguito 114, controlando así el diámetro del lazo formado por el tramo de alambre 118 en el extremo distal del dispositivo. El tramo de alambre 118 puede tener una propiedad de retención de la forma que le permita deformarse para entrar en los pasos del manguito, pero recuperar su forma de lazo una vez extraído nuevamente. La Fig. 1A muestra el asa en una posición completamente desplegada. La Fig. 1B muestra el dispositivo con el lazo parcialmente retirado en el interior del manguito 114.
En esta realización, el conductor interno 104 del cable coaxial 102 sobresale a través y más allá de la base de asa 112 para formar un miembro conductor alargado 122. La función del miembro conductor alargado 122 es la de una antena de microondas (preferentemente una antena monopolo radiante) para irradiar energía de frecuencia de microondas suministrada al mismo a través del cable coaxial 102. El miembro conductor alargado 122 puede o no penetrar en el tejido biológico rodeado por el lazo del asa (p. ej. el tallo de un pólipo), dependiendo de su longitud. El miembro conductor alargado 122 incluye una porción proximal que se extiende a lo largo de los alambres de tracción 116 en la base de asa 112. La energía de microondas suministrada al miembro conductor alargado 122 se acopla para establecer una onda progresiva en los alambres de tracción 116 en esta ubicación, desde donde se transporta hacia el lazo de alambre 118 para ser irradiada desde el mismo. La fuerza del campo irradiado está en su valor máximo en el extremo distal del lazo, donde se encuentran las ondas progresivas de cada uno de los alambres de tracción.
La energía de microondas suministrada al miembro conductor alargado se irradia al interior del tejido, donde promoverá la coagulación y por lo tanto ayudará a extirpar el tejido biológico, o evitará el sangrado que de otro modo se produciría si solo se empleara una acción mecánica. Cuando se aplique una fuerza mecánica en el tallo del pólipo puede resultar preferible administrar radiación de microondas de forma continua. A modo de alternativa, la fuente de microondas puede activarse en función de la medición de una fuerza física, medida p. ej. usando un transductor de energía mecánica a eléctrica, al como un sensor de fuerza de transductor piezoeléctrico o similar.
La energía de microondas puede suministrarse como una secuencia de pulsos o una ráfaga de energía de microondas, de modo que la fuerza mecánica siga a la ráfaga de energía de coagulación por microondas o esté embebida en la misma. Por ejemplo, un perfil de activación puede comprender aplicar 10 W de energía de microondas durante 10 segundos y aplicar la fuerza mecánica durante períodos más cortos dentro de ese marco de tiempo de 10 segundos, es decir que la energía mecánica y la de microondas se suministran juntas y siempre se aplica la energía de microondas, pero la energía mecánica se aplica a intervalos dentro de la ventana de aplicación de la energía de microondas.
También puede resultar deseable suministrar la energía de microondas en función de la detección de un cambio en la señal reflejada, debido a un cambio en la impedancia del tejido que hace contacto con la antena monopolo (u otro) radiante, es decir que solo se suministre la energía de microondas cuando se detecte la impedancia de la sangre. Además, el suministro de energía de microondas puede cesar cuando se detecte un cambio de impedancia, es decir cuando se detecte la impedancia de la sangre coagulada. La información de medición puede consistir solo en la magnitud, en la magnitud y la fase, o solo en la fase. Para lograr esta función de manera efectiva, el tramo eléctrico del miembro conductor alargado 122 se determina en función del conocimiento de la constante dieléctrica & del tejido biológico a tratar, las propiedades dieléctricas equivalentes de la estructura que rodea al miembro conductor alargado 122 en la base de asa 112, y la frecuencia f de la energía de frecuencia de microondas que se proporcionará a través del cable coaxial. Esta información se utiliza para calcular una longitud de onda Al de la energía de microondas a medida que se propaga a través del tejido biológico. El tramo eléctrico del miembro conductor alargado 122 se establece para que sea un número impar de cuartos de longitud de onda, es decir (2~n)A¿, donde Al = — y c es la 4 /Ver velocidad de la luz a la frecuencia elegida.
Para evitar dañar el miembro conductor alargado 122 a medida que se inserta el dispositivo a lo largo del canal de instrumentos de un endoscopio, en el extremo distal del manguito 114 está montada una cubierta tubular deslizante 124. Un alambre de tracción 126 se extiende desde la cubierta tubular 124 hasta un mango 128 situado en el extremo proximal del asa. El usuario puede accionar el mango 128 para deslizar la cubierta 124 sobre el miembro conductor alargado 122 (como se muestra en la Fig. 1B). En uso, la cubierta 124 se desliza hacia atrás sobre el manguito 114 para exponer el miembro conductor alargado 122.
El lazo de alambre 118 puede girarse girando un mango 125 que está fijado al manguito 114. El manguito puede incluir un cable trenzado que facilite una transferencia de par precisa para permitir controlar con precisión la rotación del lazo de alambre.
La Fig. 2A muestra una vista en sección transversal a través de un asa quirúrgica 200, que es otra realización de la invención. De manera similar a las Figs. 1A y 1B, el dibujo es esquemático y no está a escala. A las características en común con las Figs. 1A y 1B se les han asignado los mismos números de referencia, y no volverán a describirse. El mango 125 se ha omitido para mayor claridad.
En la Fig. 2A, el conductor interno 104 del cable coaxial 102 está conectado a una porción conductora curva 130 que comprende un par de dientes curvos que se extienden simétricamente en sentido opuesto al punto de alimentación 132, por el que están conectados al conductor interno 104. Cada diente puede ser un conductor alargado flexible, p. ej. un alambre o un tubo. En esta realización, el tramo de alambre 118 que forma un lazo para el asa está fijado por un extremo a un extremo distal 134 de uno de los dientes. El otro extremo del tramo de alambre 118 está conectado al extremo distal 136 de un alambre de tracción 116. El extremo proximal del alambre de tracción 116 está conectado al mecanismo deslizante 120, que funciona de la misma manera analizada anteriormente con referencia a las Figs. 1A y 1B.
Sin embargo, en esta realización el alambre de tracción 116 y el tramo de alambre 118 que forman el lazo para el asa están dispuestos para pasar a través de un paso de guía formado en uno de las dientes. De este modo, al salir del paso situado en el manguito 114, el alambre de tracción 116 o el alambre 118 pasan a través de una abertura trasera 138 en uno de los dientes, a través de un paso guía hueco en ese diente, para salir a través de una abertura delantera 140 en el extremo distal de ese diente.
La función de la porción conductora curva 130 es la misma que la del elemento conductor alargado 122 analizado anteriormente: es una antena monopolo de microondas radiante para irradiar energía de frecuencia de microondas suministrada a la misma a través del cable coaxial 102. En uso, la porción conductora curva 130 entrará en contacto con el tejido biológico rodeado por el lazo del asa (p. ej. el tallo de un pólipo). Por lo tanto, la energía de microondas se irradiará al interior del tejido, donde promoverá la coagulación y por lo tanto ayudará a extirpar el tejido biológico. Para lograr esta función de manera efectiva, el tramo eléctrico de la porción conductora curva 130 se determina por lo tanto de manera similar al elemento conductor alargado 122 analizado anteriormente, es decir se determina en función del conocimiento de la constante dieléctrica & del tejido biológico a tratar y la frecuencia f de la energía de frecuencia de microondas a proporcionar a través del cable coaxial. Esta información se utiliza para calcular una longitud de onda Al de la energía de microondas a medida que se propaga a través del tejido biológico. El tramo eléctrico del miembro conductor curvo 130 se establece de modo que sea un número impar de cuartos de longitud de onda, es decir (2~n)A¿, donde Al = y c es la velocidad de la luz.
f<Zr
Sin embargo, como la porción conductora curva 130 no penetra en el tejido, puede hacerse más larga que el elemento conductor alargado 122. Con el fin de que quepa por el canal de instrumentos de un endoscopio, los dientes de la porción curvada conductora 130 preferentemente se deformarán al deslizar la cubierta 124 sobre los mismos, tal como se muestra en la Fig. 2B. Los dientes pueden ser elásticamente deformables, de modo que recuperen su posición original cuando se deslice hacia atrás la cubierta 124 sobre el manguito 114.
La Fig. 3A muestra una vista en sección transversal a través de un asa quirúrgica 300, que es otra realización de la invención. De manera similar a las Figs. 1A y 1B, el dibujo es esquemático y no está a escala. A las características en común con las Figs. 1A y 1B se les han asignado los mismos números de referencia, y no volverán a describirse.
En la Fig. 3A el conductor interno 104 del cable coaxial está conectado a una porción conductora 142 que está montada sobre el alambre 118 que forma el lazo del asa. En esta realización el alambre 118 está fabricado con un material no conductor (p. ej. nailon).
De manera similar a las otras realizaciones analizadas anteriormente, la función de la porción conductora 142 es la misma que la del elemento conductor alargado 122, es decir la de una antena monopolo de microondas radiante para irradiar energía de frecuencia de microondas suministrada a la misma a través del cable coaxial 102. En uso, la porción conductora 142 entrará en contacto con el tejido biológico rodeado por el lazo del asa (p. ej. el tallo de un pólipo). Por lo tanto, la energía de microondas se irradiará al interior del tejido, donde promoverá la coagulación y por lo tanto ayudará a extirpar el tejido biológico. Para lograr esta función de manera efectiva, el tramo eléctrico de la porción conductora 142 se determina por lo tanto de manera similar al elemento conductor alargado 122 analizado anteriormente, es decir se determina en función del conocimiento de la constante dieléctrica & del tejido biológico a tratar y la frecuencia f de la energía de frecuencia de microondas a proporcionar a través del cable coaxial. Esta información se utiliza para calcular una longitud de onda Al de la energía de microondas a medida que se propaga a través del tejido biológico. El tramo eléctrico del miembro conductor 142 se establece de modo que sea un número impar de cuartos de longitud de onda, es decir (2~” )A¿, , donde Al = - y c es la velocidad de la luz. Cabe señalar que la conductividad y la constante dieléctrica del tejido biológico son una función de la frecuencia de la energía de microondas, y estos parámetros, junto con la geometría física de la antena y el nivel de potencia (o perfil de suministro de energía) determinan la profundidad de penetración del campo eléctrico en la estructura del tejido, p. ej. el tallo de un pólipo, una mucosa, etc., que determina el perfil del calor enfocado.
Sin embargo, a modo de alternativa el propio miembro conductor 142 puede ser un cable coaxial con un conductor interno conectado eléctricamente al conductor interno 104 del cable coaxial 102 y un conductor exterior a tierra. Los conductores interno y externo pueden conectarse entre sí en el extremo distal 144 de la porción conductora 142, p. ej. donde conecta con el alambre 118. La irradiación por parte de esta estructura puede lograrse eliminando secciones periódicamente espaciadas del conductor exterior. Las secciones pueden estar espaciadas por un número impar de cuartos de longitud de onda, es decir (2~” )A¿. Esta estructura también se conoce como "cable radiante".
En esta realización, el tramo de alambre 118 que forma un lazo para el asa está fijado por un extremo a un extremo distal 144 de la porción conductora 132. El otro extremo del tramo de alambre 118 está conectado al extremo distal 136 de un alambre de tracción 116. El extremo proximal del alambre de tracción 116 está conectado al mecanismo deslizante 120, que funciona de la misma manera analizada anteriormente con referencia a las Figs. 1A y 1B.
El elemento conductor 142 puede ser deformable (de manera similar a la mostrada en las Figs. 2A y 2B) cuando se deslice la cubierta 124 hacia adelante como se muestra en la Fig. 3B. La porción conductora 142 o el alambre 118 pueden ser elásticamente deformables de modo que recuperen su posición original cuando se deslice hacia atrás la cubierta 124 sobre el manguito 114.
La Fig. 4 muestra un modelo representativo 400 de un asa quirúrgica de acuerdo con la invención que se modeló utilizando CST MICROWAVE STUDIO®, y el rendimiento simulado a medida que se llevaron a cabo diversas modificaciones en la estructura para mejorar la pérdida de retorno (adaptación de impedancia en el modelo de carga de tejido) y densidad de potencia en el tejido.
Con el fin de dejar espacio para el mecanismo y poder operar mecánicamente el asa, el diámetro del cable coaxial 402 requerido para suministrar la energía de microondas hacia abajo por el canal del endoscopio se selecciona para que tenga aproximadamente 1,2 mm. El cable Sucoform 47 (fabricado por Huber Suhner) es un cable adecuado que tiene un diámetro de 1,2 mm y resulta lo suficientemente flexible como para permitir la manipulación completa del endoscopio con el cable dentro de su canal. El cable Sucoform 86, con un diámetro exterior de aproximadamente 2,2 mm, también puede ser un candidato adecuado para implementar el asa de microondas.
El lazo retráctil 404 del asa se modeló como un lazo circular de alambre con una sección transversal cuadrada de 0,5 mm de espesor. Para la mayoría de las simulaciones, el diámetro interno del lazo fue de 3,6 mm. Esto implica que la longitud de la antena que irradiará al interior del tallo de pólipo es de aproximadamente 11 mm. Con referencia a la Fig. 11, el lazo se llenó con un cilindro de tejido al que en la mayoría de las simulaciones se le otorgaron las propiedades de microondas de la sangre. El lazo está conectado a dos alambres 406 que se extienden junto al conductor exterior del cable coaxial 402 y se superponen al mismo por el espesor de un alambre. No se modeló una mayor longitud para los alambres. El conductor interno y el recubrimiento dieléctrico 408 se extendieron desde el extremo del cable coaxial 402 de manera que se proyectaran hacia el lazo, y el extremo del conductor central se conectó a una cúpula metálica esférica 410.
La estructura de la Fig. 4 fue el resultado de algún modelado preliminar, durante el cual se observó que podía mejorarse la pérdida de retorno desplazando el lazo más allá del extremo del cable coaxial, y extendiendo el conductor interno y el recubrimiento dieléctrico 408.
La densidad de potencia dentro del lazo es mayor si el extremo del conductor central está expuesto que si está cubierto con material dieléctrico. Sin embargo, si se mantiene el radio original del extremo del conductor central la densidad de potencia cerca de su extremo será extremadamente alta. De este modo, al colocar una cúpula conductora en el extremo del conductor central se aumenta la densidad de potencia en el lazo y esto conlleva una potencia menos concentrada cerca del conductor.
La Fig. 5 muestra la pérdida de retorno para la configuración mostrada en la Fig. 4, con un cilindro largo de sangre que llena completamente el circuito. Las propiedades dieléctricas de la sangre utilizadas en esta simulación fueron las siguientes:
Figure imgf000011_0001
La Fig. 6 muestra la densidad de pérdida de potencia en el plano del lazo. En este caso se ha supuesto que la capacidad calorífica específica de la sangre es de aproximadamente 4,2 J / (g-K), que es la capacidad calorífica específica del agua, y que la densidad del tejido es de aproximadamente 1 g/cm3, que es la densidad del agua, de modo que la capacidad calorífica volumétrica del tejido es de aproximadamente 4,2 j/(cm 3 K).
La mayor parte del área que rodea el lazo tiene una absorción de potencia de aproximadamente 67 dBW/m3, que equivale a 5 W/cm3, para una potencia de entrada de 1 W. De este modo, para una potencia de entrada de 10 W la absorción de potencia sería de 50 W/cm3. Esto es suficiente para elevar la temperatura del tejido en el asa en 12 Ks-1. Cerca de la cúpula esférica, el aumento de temperatura será considerablemente más rápido.
La Fig. 7 ilustra el efecto sobre la pérdida de retorno al cambiar el diámetro de la punta esférica. La línea 412 representa un diámetro de 0,6 mm. La línea 414 representa un diámetro de 0,8 mm. La línea 416 representa un diámetro de 1.0 mm. La línea 418 representa un diámetro de 1,2 mm. Los diámetros de punta más pequeños proporcionan una mejor pérdida de retorno. Sin embargo, un diámetro mayor proporciona una mejor distribución del calor y minimiza el riesgo de perforación. Para simulaciones posteriores se eligió un diámetro de 0,8 mm.
La Fig. 8 muestra los resultados de una simulación llevada a cabo en una estructura en la que está presente una protuberancia mínima de la punta esférica hacia el lazo. En esta disposición, está previsto que solo la esfera metálica sobresalga hacia el tejido capturado por el asa. La Fig. 8 muestra la densidad de pérdida de potencia de la estructura. Es un poco más baja que en el caso de la punta completamente sobresaliente de la Fig. 4. La región central del lazo en esta disposición tiene un nivel de absorción de potencia de aproximadamente 64 dBW/m3. La Fig. 9 muestra la pérdida de retorno para la misma estructura.
Las Figs. 10 y 11 ilustran el efecto al cambiar el diámetro del lazo usando la configuración de la Fig. 8. La Fig. 10 muestra la pérdida de retorno para seis diámetros diferentes: 4 mm, 3,5 mm, 3 mm, 2 mm, 1,5 mm y 1 mm, representados por las líneas 420, 422, 424, 426, 428 y 430 respectivamente. A 5,8 GHz, la pérdida de retorno para cada diámetro es la siguiente:
Figure imgf000011_0002
A medida que el diámetro del lazo disminuye, al principio empeora la pérdida de retorno, pero para diámetros inferiores a 2 mm la pérdida de retorno comienza a mejorar de nuevo (cuanto mayor sea la magnitud de la pérdida de retorno, mejor será la adaptación de impedancia en el tejido o mayor será la cantidad de energía suministrada al tejido).
La Fig. 11 muestra las densidades de potencia en el cilindro de sangre encerrado por el lazo, para cuatro diámetros de lazo: 4 mm, 3 mm, 2,5 mm, 2 mm y 1,5 mm. (La densidad de potencia para un diámetro de lazo de 3,6 mm ya se muestra en la Fig. 8). Estos resultados muestran que la potencia de microondas resulta adecuada para diámetros de lazo de hasta 4 mm y más. Dada la estabilidad del perfil, también existe tolerancia en la forma del lazo, es decir que el lazo puede adoptar una gran variedad de formas sin que se vea alterado el perfil de absorción de potencia. Para diámetros más pequeños, aunque la pérdida de retorno empeora, la densidad de potencia aumenta, en particular en el centro del lazo, lo que significa que el calentamiento por microondas se vuelve más fuerte a medida que se aprieta el lazo. De este modo, la densidad de potencia en la región central del lazo de 4 mm es de aproximadamente 60 dBW/m3, mientras que en la región central del lazo de 2 mm ronda los 67 dBW/m3.
El cable Sucoform 47 tiene una atenuación de aproximadamente 3 dB/m a 5,8 GHz. Esto tiene un impacto sobre la energía que puede suministrarse al extremo del cable. El cable Sucoform 47 debe ser un poco más largo que el canal del endoscopio, es decir que deberá tener algo más de 2 m de largo, por lo que tiene una atenuación de aproximadamente 7 dB. Si la potencia disponible en el extremo proximal del cable es de 50 W (47 dBm), la potencia máxima que puede suministrarse en el extremo distal del cable es de aproximadamente 10 W (40 dBm).
La Fig. 12A muestra una vista en sección transversal a través de un asa quirúrgica 500, que es otra realización de la invención. De manera similar a las Figs. 1A y 1B, el dibujo es esquemático y no está a escala. A las características en común con las Figs. 1A y 1B se les han asignado los mismos números de referencia, y no volverán a describirse.
Esta realización difiere de la disposición mostrada en las Figs. 1A y 1B en que, en lugar de tener una cubierta deslizante, el cable coaxial 102 puede deslizar por dentro del manguito 114 para hacer que el miembro conductor alargado 122 sobresalga hacia el área rodeada por el lazo retráctil 118. Esta realización comprende por lo tanto una carcasa 502 en el extremo proximal del dispositivo. La carcasa 502 tiene una punta distal ahusada 504 que está fijada, p. ej. adherida o asegurada de otro modo, al extremo proximal del manguito 114. La carcasa 502 tiene un paso a través de la misma para recibir el cable coaxial 102 de manera que el cable coaxial 102 pueda deslizar con relación a la carcasa 502 (y por lo tanto con relación al manguito 114).
Un asa 506, para operar el lazo retráctil 118 independientemente del miembro conductor alargado 122, está montada de forma deslizante en la carcasa 502 y conectada a un extremo proximal de una varilla de empuje 508. La varilla de empuje 508 se extiende a través del manguito 114 y está fijada por su extremo distal con un primer extremo del lazo retráctil 118.
Esta realización comprende una base de asa 512 que está fijada, p. ej. adherida o asegurada de otro modo, al extremo distal del manguito 114. Como se muestra en la vista en sección transversal ampliada de la Fig. 12B, la base de asa 512 tiene dos pasos longitudinales a través de la misma. Un primer paso 514 sirve para transportar la varilla de empuje 508. En esta vista, el extremo distal 117 de la varilla de empuje 508 que está conectado al primer extremo del lazo retráctil 118 está ubicado dentro del primer paso 514. Un segundo paso 516 sirve para transportar el cable coaxial 102. La base de asa 512 también recibe el segundo extremo 518 del lazo retráctil 118. El segundo extremo 518 está fijado a la base de asa 512.
La Fig. 12A muestra el asa quirúrgica 500 de esta realización en una configuración en la que el miembro conductor alargado está retraído pero el lazo retráctil 118 está extendido. Esto puede corresponder a una posición de captura de pólipos, en la que el asa retráctil está abierta para poder rodear un pólipo.
La Fig. 12B muestra el asa quirúrgica 500 de esta realización en una configuración en la que el miembro conductor alargado 122 se extiende hacia el área rodeada por el lazo retráctil 118. Esto puede corresponder a una posición de antena desplegada en la que el miembro conductor alargado 122 puede suministrar energía de frecuencia de microondas en el tejido capturado dentro del lazo retráctil 118. Para llegar a esta configuración desde la configuración de captura de pólipos mostrada en la Fig. 12A, se mueve el cable coaxial 102 distalmente (hacia la derecha, como se muestra en la Fig. 12B mediante la flecha 522). En esta realización, el miembro conductor alargado 122 tiene una punta conductora redondeada 520 montada sobre el mismo. La punta conductora redondeada 520 puede formarse con alambre de plata enrollado y soldado al miembro conductor alargado 122, es decir a la porción sobresaliente del conductor interno 104.
La Fig. 12C muestra el asa quirúrgica 500 de esta realización en una configuración en la que tanto el lazo retráctil 118 como el miembro conductor alargado 122 están completamente retraídos. Esto puede corresponder a una posición retraída, p. ej. para usar cuando se mueve el dispositivo a través del canal de instrumentos de un endoscopio. Para llegar a esta configuración desde la configuración de captura de pólipos mostrada en la Fig. 12A, se mueve el mango 506 proximalmente (hacia la izquierda, como se muestra en la Fig. 12C mediante la flecha 524).
El proceso de retracción puede utilizarse para ayudar a cortar tejido biológico (p. ej. el tallo de un pólipo) rodeado por el lazo retráctil 118. El lazo retráctil puede forzar el tejido rodeado contra la superficie distal de la base de asa 512, que de este modo fuerza una superficie de reacción para ayudar durante el corte. La superficie distal de la base de asa puede estar conformada para ayudar durante el corte, p. ej. estando curvada de manera convexa. El lazo retráctil 118 puede tener una superficie rugosa o afilada (p. ej. en el interior del mismo) para ayudar durante el corte.
La Fig. 13A muestra una vista esquemática en sección transversal de una porción distal de un asa quirúrgica 600, que es otra realización de la invención. Esta realización puede usar el mismo mecanismo de despliegue (carcasa 502 y mango 506) que en la Fig. 12A, por lo que estas características se han omitido para mayor claridad. A las características en común con las Figs. 1A y 1b y las Figs. 12A, 12B y 12C se les han asignado los mismos números de referencia y no se han descrito nuevamente. De manera similar a las Figs. 1A y 1B, el dibujo es esquemático y no está a escala.
De manera similar a la realización analizada con referencia a las Figs. 12A, 12B y 12C anteriores, en la realización de la Fig. 13A el cable coaxial 102 puede deslizarse con el manguito 114 para extender y retraer el miembro conductor alargado 122. De manera similar, el lazo retráctil 118 se opera a través de la varilla de empuje deslizante 508 de la misma manera que se analizó anteriormente.
Sin embargo, la configuración de la base de asa de la Fig. 13A es diferente a la de las Figs. 12A, 12B y 12C. En esta realización, la base de asa comprende un tapón 602 que está asegurado en el extremo del manguito 114. Como se muestra en la Fig. 13B, el tapón 602 tiene forma de sombrero de copa, con una pestaña anular 604 que proporciona la superficie distal del mismo cuando está montado para su uso. La pestaña anular 604 puede así proporcionar la superficie de reacción durante el corte mecánico con el lazo retráctil 118. El tapón tiene un paso 606 a través del mismo para transportar el cable coaxial 102 y la varilla de empuje 508 o el lazo retráctil 118.
Dentro del manguito 114 se encuentra un anillo 608 que está fijado (p. ej. adherido, soldado o fijado de otro modo) a la superficie exterior (p. ej. al conductor externo 106) del cable coaxial 102. De este modo, el anillo 608 se mueve con el cable coaxial 102 por dentro del manguito 114. El anillo 608 tiene un diámetro mayor que el cable coaxial 102 y, por lo tanto, deja un espacio entre su superficie interior y la superficie exterior del cable coaxial, en un lado del cable coaxial opuesto al lugar en el que el anillo está fijado al cable coaxial. La varilla de empuje 508 pasa a través de este espacio y, de este modo, puede moverse libremente con respecto al cable coaxial 102.
El diámetro interior de la pestaña 604 es más pequeño que el diámetro del anillo 608 para actuar a modo de tope y limitar el grado en que el miembro conductor alargado 122 puede sobresalir desde el manguito 114.
En esta realización el otro extremo 518 del lazo retráctil 518 está fijado (p. ej. soldado) al anillo 608, p. ej. a la superficie exterior del anillo 608. Esto significa que el punto de fijación del lazo retráctil 118 se encuentra dentro del manguito 114, lo que puede ayudar a retraer por completo el lazo. Además, dado que el anillo 608 puede moverse con el cable coaxial 102 por dentro del manguito 114, a efectos prácticos ambos extremos del lazo retráctil 118 pueden moverse por dentro del manguito, lo que puede garantizar que el lazo sea completamente retráctil.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un asa quirúrgica (100), que comprende:
un lazo retráctil (118) de material conductor para rodear un área que contenga tejido biológico;
una estructura radiante (122) dispuesta para irradiar energía de frecuencia de microondas en el área rodeada por el lazo retráctil; y
un cable coaxial (102) para transportar energía de frecuencia de microondas a la estructura radiante, comprendiendo el cable coaxial un conductor interno, un conductor externo que rodea el conductor interno y es coaxial al mismo, y un material dieléctrico que separa el conductor interno y el conductor externo,
en donde la estructura radiante comprende:
un miembro conductor alargado (122) conectado al conductor interno del cable coaxial y eléctricamente aislado con respecto al conductor externo del cable coaxial, y
una base de asa (112) en un extremo distal para el cable coaxial, teniendo la base de asa un canal de alimentación para transportar un tramo del material conductor que forma el lazo retráctil,
en donde el tramo del material conductor es móvil con respecto a la base de asa, de modo que el lazo retráctil sea retráctil con respecto al cable coaxial hacia la base de asa, y
en donde el miembro conductor alargado comprende una porción distal que sobresale hacia el área rodeada por el lazo retráctil para actuar a modo de antena monopolo de microondas radiante, y una porción proximal que se extiende a través de la base de asa a lo largo del canal de alimentación.
2. Un asa quirúrgica de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el tramo eléctrico del miembro conductor alargado puede ser aproximadamente (2~” )A¿, donde Al es la longitud de onda de la energía de frecuencia de microondas a lo largo de la porción proximal del elemento conductor alargado, es decir la longitud de onda en la base de asa, y n es un número entero positivo.
3. Un asa quirúrgica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cable coaxial está encerrado en un manguito adecuado para su inserción a través del canal de instrumentos de un endoscopio, y en donde el manguito comprende un cable trenzado giratorio para permitir ajustar la orientación del plano del lazo retráctil.
4. Un asa quirúrgica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el lazo retráctil comprende un alambre que se extiende más allá del extremo distal del cable coaxial, estando dispuesto el alambre para que adopte de manera natural una forma de lazo entre dos extremos ubicados en el extremo distal del cable coaxial.
5. Un asa quirúrgica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el miembro conductor alargado es retráctil independientemente del lazo retráctil.
6. Un asa quirúrgica de acuerdo con la reivindicación 10, que incluye una cubierta montada en el extremo distal del cable coaxial y que puede deslizarse entre una posición de cobertura, en la que está superpuesta al miembro conductor alargado, y una posición retraída en la que el miembro conductor alargado sobresale de la misma.
7. Un asa quirúrgica (200), que comprende:
un lazo retráctil (118) para rodear un área que contenga tejido biológico;
una estructura radiante dispuesta para irradiar energía de frecuencia de microondas en el área rodeada por el lazo retráctil;
un cable coaxial (102) para transportar energía de frecuencia de microondas a la estructura radiante, comprendiendo el cable coaxial un conductor interno, un conductor externo que rodea el conductor interno y es coaxial al mismo, y un material dieléctrico que separa el conductor interno y el conductor externo; y
una base de asa (112) situada en un extremo distal del cable coaxial,
en donde el lazo retráctil es retráctil con respecto al cable coaxial hacia la base de asa, y
en donde la estructura radiante comprende una porción conductora curva (130) que limita parcialmente el área rodeada por el lazo retráctil, estando conectada la porción conductora curva al conductor interior del cable coaxial y aislada eléctricamente con respecto al conductor exterior del cable coaxial, para actuar a modo de antena monopolo de microondas radiante.
8. Un asa quirúrgica de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la porción conductora curva se extiende entre dos extremos, que están separados a distancias iguales desde un punto de conexión en el que el conductor interno del cable coaxial está conectado a la porción conductora curva.
9. Un asa quirúrgica de acuerdo con las reivindicaciones 7 u 8, en donde la porción conductora curva comprende un par de dientes flexibles que se extienden desde el extremo distal del cable coaxial.
10. Un asa quirúrgica de acuerdo con la reivindicación 9, que tiene un tapón terminal tubular montado en el extremo distal del cable coaxial, en donde la porción conductora curva y el tapón terminal tubular pueden moverse la una con respecto al otro entre:
una configuración almacenada, en la que la porción conductora curva está rodeada por el tapón terminal tubular, y
una configuración desplegada, en la que la porción conductora curva sobresale más allá de un extremo distal del tapón terminal tubular.
11. Un asa quirúrgica (300), que comprende:
un lazo retráctil (118) para rodear un área que contenga tejido biológico;
una estructura radiante dispuesta para irradiar energía de frecuencia de microondas en el área rodeada por el lazo retráctil;
un cable coaxial (102) para transportar energía de frecuencia de microondas a la estructura radiante, comprendiendo el cable coaxial un conductor interno, un conductor externo que rodea el conductor interno y es coaxial al mismo, y un material dieléctrico que separa el conductor interno y el conductor externo; y
una base de asa (112) situada en un extremo distal del cable coaxial,
en donde el lazo retráctil es retráctil con respecto al cable coaxial hacia la base de asa, y en donde la estructura radiante comprende una porción conductora (142) formada en o sobre el lazo retráctil, estando conectada la porción conductora para recibir energía de microondas desde el cable coaxial y configurada para irradiar la energía de frecuencia de microondas al área rodeada por el lazo retráctil.
12. Un asa quirúrgica de acuerdo con la reivindicación 11, en donde el tramo eléctrico de la porción conductora alrededor del lazo retráctil es (2~” )A¿, donde Al es la longitud de onda de la energía de frecuencia de microondas cuando se propaga a través del tejido biológico, y n es un número entero positivo.
13. Un asa quirúrgica de acuerdo con las reivindicaciones 11 u 12, en donde el asa retráctil comprende un alambre que tiene un primer extremo fijado en el extremo distal del cable coaxial, y un segundo extremo cuya posición con respecto al extremo distal del cable coaxial es ajustable, y en donde la porción conductora se extiende alrededor del lazo retráctil desde el primer extremo.
14. Un asa quirúrgica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en donde la porción conductora comprende un tramo de cable coaxial que está acortado en su extremo distal y a lo largo del cual se han eliminado periódicamente porciones del conductor exterior para permitir la irradiación desde el mismo.
15. Aparato electroquirúrgico, que comprende:
un generador de señales de microondas para emitir energía de frecuencia de microondas con una frecuencia de 1 GHz o más, y
un asa quirúrgica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, conectada para recibir la energía de frecuencia de microondas y suministrarla a través del cable coaxial para su emisión como campo de frecuencia de microondas por parte de la estructura radiante.
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