ES2897630T3 - Sistema para la ablación utilizando múltiples electrodos. - Google Patents

Sistema para la ablación utilizando múltiples electrodos. Download PDF

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Kyung- Hoon Shin
Jun-Hyok Lee
Young-Jin Choi
Jung-Hyuk Zu
Kye-Joo Kim
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Abstract

Un sistema para la ablación, que comprende: el primero al tercer electrodos; la primera a tercera terminales de tierra (GND PAD 1, GND PAD 2, GND PAD_3) correspondiente al primero al tercer electrodos respectivamente; una unidad de amplificación principal (121) configurada para proporcionar la potencia de la radiofrecuencia principal (RF) por medio de la amplificación de la potencia recibida; una unidad de sub-amplificación (122) configurada para proporcionar la potencia de sub-RF al amplificar la potencia recibida; una primera unidad de conmutación (141) configurada para transmitir la potencia de RF principal proporcionada por la unidad de amplificación principal (121) a uno del primer al tercer electrodos; una segunda unidad de conmutación (142) configurada para transmitir la potencia de sub-RF proporcionada por la unidad de sub-amplificación (122) a uno del primer al tercer electrodos, al cual no se transmite la potencia de RF principal; una tercera unidad de conmutación (151) configurada para realizar o interrumpir la conexión entre la unidad de amplificación principal (121) y una de las primera a tercera terminales de tierra; una cuarta unidad de conmutación (152) configurada para realizar o interrumpir la conexión entre la unidad de sub- amplificación (122) y una de la primera a tercera terminales de tierra; y una unidad de control (170) configurada para controlar la primera a la cuarta unidades de conmutación (141, 142, 151, 152) para controlar uno del primero al tercer electrodos y una de la primera a tercera terminales de tierra aplicando una señal de control a la primera a la cuarta unidades de conmutación (141, 142, 151, 152), en la que cada una de la tercera y cuarta unidad de conmutación (151, 152) incluye tres conmutadores (SW7~SW9, SW10~SW12), respectivamente, correspondientes del primer al tercer electrodos, y uno de los tres interruptores (SW7~SW9, SW10~SW12) se enciende para la conexión a una terminal de tierra (GND PAD 1, GND PAD_2, GND PAD_3) de acuerdo con la misma señal de control que se aplica a la primera y segunda unidades de conmutación (141, 142), en donde la unidad de control (170) está configurada además para aplicar secuencialmente la potencia de RF principal y la potencia de sub-RF a un par de electrodos respectivos seleccionados previamente entre el primero al tercer electrodos.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema para la ablación utilizando múltiples electrodos
Campo Técnico
La presente divulgación se refiere a un sistema para la ablación, y más en particular, a un sistema para la ablación que utiliza múltiples electrodos y un método ejemplar para controlar el sistema.
Antecedentes Técnicos
Los sistema de ablación se utilizan para tratar enfermedades tales como cáncer mediante la formación de un volumen de ablación en el tejido humano. Con este fin, los sistemas de ablación utilizan uno o más electrodos para aplicar potencia de radiofrecuencia (RF) al cuerpo y por consiguiente formar un volumen de ablación en el cuerpo.
WO 99/56644 A1 describe un aparato para suministrar energía a un sitio biológico que incluye un dispositivo de electrodo que tiene una pluralidad de electrodos, el dispositivo de electrodo se coloca próximo al sitio biológico. Se divulgan antecedentes técnicos adicionales en WO 2005/110263 A2, US 4473 075 A, WO 97/33526 A2, US 2007/255269 A1 y US 2005/010209 A1.
Divulgación
Problema técnico
En la técnica relacionada, existe una necesidad para un método de control eficiente de aplicación de potencia de radiofrecuencia (RF) mediante múltiples electrodos de un sistema de ablación.
Solución Técnica
La invención se define por medio de las características de la reivindicación independiente. Las modalidades preferidas se definen por las características de las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, un sistema de ablación puede incluir: una unidad de amplificación principal que proporciona potencia de radiofrecuencia (RF) principal amplificando la potencia recibida; una unidad de sub­ amplificación que proporciona potencia de sub-RF amplificando la potencia recibida; una primera unidad de conmutación que transmite la potencia de RF principal proporcionada por la unidad de amplificación principal a uno de los electrodos primero a tercero; una segunda unidad de conmutación que transmite la potencia de sub-RF proporcionada por la unidad de sub-amplificación a uno del primero al tercer electrodos; y una unidad de control que controla la primera y segunda unidades de conmutación para aplicar la potencia de RF principal y la potencia de sub-RF a un par de electrodos respectivos seleccionados previamente del primero al tercer electrodos.
De acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación, un método ejemplar para controlar un sistema de ablación utilizando múltiples electrodos puede incluir: cambiar una pluralidad de electrodos para aplicar potencia de RF principal y potencia de sub-RF a un primer par de electrodos previamente seleccionados de la pluralidad de electrodos; supervisar un voltaje y una corriente de un lado al que se aplican la potencia de RF principal y la potencia de sub-RF durante un período de tiempo predeterminado; conmutar la pluralidad de electrodos para aplicar la potencia de RF principal y la potencia de sub-RF a un segundo par de electrodos previamente seleccionados de la pluralidad de electrodos; supervisar un voltaje y una corriente de un lado al que se aplican la potencia de RF principal y la potencia de sub-RF durante un período de tiempo predeterminado; conmutar la pluralidad de electrodos para aplicar la potencia de RF principal y la potencia de sub-RF a un tercer par de electrodos previamente seleccionados de la pluralidad de electrodos; calcular un grado de impedancia de tejido usando valores de voltaje y corriente monitoreados; y comparar el grado de impedancia calculado con un valor de referencia preestablecido para aumentar o disminuir la potencia de RF principal y la potencia de sub-RF.
Los aspectos descritos anteriormente de la presente divulgación no incluyen todos los aspectos o características de la presente divulgación. Otros aspectos o características, ventajas y efectos de la presente divulgación se entenderán claramente a partir de las siguientes descripciones de realizaciones ejemplares.
Efecto ventajoso
La presente divulgación puede proporcionar un sistema para la ablación que utiliza múltiples electrodos y controla eficientemente la potencia de radiofrecuencia (RF) aplicada a través de múltiples electrodos, y un método ejemplar para controlar el sistema.
Descripción de los Dibujos
La Figura 1 es una vista que ilustra un sistema para la ablación que utiliza múltiples electrodos de acuerdo con una realización ejemplar de la presente divulgación.
La Figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra un método para controlar un sistema para la ablación que utiliza múltiples electrodos, de acuerdo con una realización ejemplar de la presente divulgación.
Mejor modo
A continuación, se describirán en detalle realizaciones ejemplares con referencia a los dibujos adjuntos, de modo que puedan resultar evidentes para los expertos en la técnica. En las siguientes descripciones de las realizaciones ejemplares, se descartarán las descripciones detalladas relacionadas con funciones o configuraciones bien conocidas para no oscurecer innecesariamente los temas de las realizaciones ejemplares de la presente divulgación. Además, los elementos que tienen funciones similares y realizan operaciones similares pueden indicarse con los mismos números de referencia en todos los dibujos.
Además, en la presente descripción, cuando se hace referencia a un elemento como "conectado a" o "acoplado" a otro elemento, puede estar conectado o acoplado directamente al otro elemento o pueden estar presentes elementos intermedios. Se entenderá además que los términos "comprende" y/o "que comprende", utilizados en la presente especifican la presencia de características o elementos mencionados, pero no excluyen la presencia o adición de una o más características o elementos.
La Figura 1 es una vista que ilustra un sistema 100 para la ablación que utiliza múltiples electrodos de acuerdo con una realización ejemplar de la presente divulgación.
Con referencia a la figura 1, el sistema de ablación 100 de la realización ejemplar de la presente divulgación puede incluir: fuentes de alimentación de modo de conmutación (SMPS) 111 y 112 que suministran energía; las unidades de amplificación 121 y 122 que proporcionan potencia de radiofrecuencia (RF) al amplificar la potencia; las placas de sensor 131 y 132 que controlan los valores de corriente y los valores de voltaje cuando se aplica potencia de RF al tejido a través de un par de electrodos seleccionados previamente del primero al tercer electrodos; las unidades de conmutación 141 y 142 transmiten cada una potencia de RF proporcionada por las unidades de amplificación 121 y 122 a uno del primer al tercer electrodos; las unidades de conmutación 151 y 152 que conectan o rompen conexiones con terminales de tierra; una unidad de detección de temperatura 160 que mide temperaturas; y una unidad de control 170 que controla cada elemento del sistema de ablación 100.
En detalle, los SMPS 111 y 112 incluyen un SMPS 111 principal que suministra energía principal y un SMPS secundario 112 que suministra potencia secundaria.
Las unidades de amplificación 121 y 122 incluyen: una unidad de amplificación principal 121 que proporciona potencia de RF principal amplificando la potencia principal suministrada desde el SMPS 111 principal; y una unidad de sub­ amplificación 122 que proporciona potencia de sub-RF amplificando la sub-potencia suministrada desde el sub-SMPS 112.
Las placas de sensor 131 y 132 incluyen una placa de sensor principal 131 y una placa de sub-sensor 132. Cuando la potencia de RF principal y la potencia de sub-RF se aplican a un par de electrodos previamente seleccionados del primero al tercer electrodos, la placa del sensor principal 131 monitoriza el voltaje y la corriente de la unidad de amplificación principal 121, y la placa del sub-sensor 132 monitoriza el voltaje y la corriente de la unidad de sub-amplificación 122.
Específicamente, durante la ablación, las placas de sensor 131 y 132 leen una corriente de raíz cuadrada media Irms de alta frecuencia que fluye en el tejido y una tensión de raíz cuadrada media Vrms de alta frecuencia aplicada entre ambos extremos del tejido y transmiten los valores de lectura a la unidad de control 170 de modo que la unidad de control 170 pueda calcular la impedancia.
Además, la placa de sensor principal 131 puede tener una función de conversión analógica/digital (A/D), y la placa de sub­ sensor 132 puede no tener una función de conversión A/D. En este caso, la placa de sub-sensor 132 puede transmitir valores de voltaje y corriente de raíz cuadrada media de alta frecuencia a la placa de sensor principal 131, y la placa de sensor principal 131 puede transmitir los valores a la unidad de control 170 después de la conversión A/D. Además, la placa de sensor principal 131 convierte un valor de temperatura recibido de la unidad de detección de temperatura 160 de analógico a digital y transmite el valor de temperatura convertido a la unidad de control 170.
Las unidades de conmutación 141 y 142 incluyen: una primera unidad de conmutación 141 que transmite la potencia de RF principal recibida desde la unidad de amplificación principal 121 a uno del primero al tercer electrodos; y una segunda unidad de conmutación 142 que transmite potencia de sub-RF recibida desde la unidad de sub-amplificación 122 a uno del primero al tercer electrodos.
De acuerdo con una señal de control procedente de la unidad de control 170, la primera y la segunda unidades de conmutación 141 y 142 pueden aplicar potencia de RF a un par de electrodos seleccionados previamente del primero al tercer electrodos. En detalle, la primera unidad de conmutación 141 puede transmitir potencia de RF principal a uno del primero al tercer electrodos, y la segunda unidad de conmutación 142 puede transmitir potencia de sub-RF a uno de los otros electrodos.
En detalle, la primera unidad de conmutación 141 incluye un primer interruptor que transmite energía de RF principal al primer electrodo, un segundo interruptor que transmite energía de RF principal al segundo electrodo y un tercer interruptor que transmite energía de RF principal al tercer electrodo. Después de que uno de los interruptores primero a tercero se enciende de acuerdo con una señal de control de la unidad de control 170, la potencia de RF principal se transmite a uno del primer a tercer electrodos a través del interruptor encendido.
En detalle, la segunda unidad de conmutación 142 incluye un cuarto interruptor que transmite energía de sub-RF al primer electrodo, un quinto interruptor que transmite energía de sub-RF al segundo electrodo y un sexto interruptor que transmite energía de sub-RF al tercer electrodo. Después de que uno de cuarto al sexto interruptores se enciende de acuerdo con una señal de control de la unidad de control 170, la potencia de sub-RF se transmite a uno del primer a tercer electrodos al cual no se transmite la potencia de RF principal.
Las unidades de conmutación 151 y 152 incluyen: una tercera unidad de conmutación 151 que hace o interrumpe la conexión entre la unidad de amplificación principal 121 y una terminal de tierra; y una cuarta unidad de conmutación 152 que hace o interrumpe la conexión entre la unidad de sub-amplificación 122 y una terminal de tierra.
Cada una de la tercera y cuarta unidades de conmutación 151 y 152 incluye tres interruptores que corresponden respectivamente al primer al tercer electrodos, y uno de los tres interruptores se enciende para la conexión a una terminal de tierra de acuerdo con la misma señal de control que la aplicada a la primera y segunda unidades de conmutación 141 y 142.
La unidad de detección de temperatura 160 incluye circuitos de sensor de temperatura asignados respectivamente al primero al tercer electrodos y transmite los valores de temperatura medidos usando los circuitos de sensor de temperatura a la placa de sensor principal 131 de modo que los estados de conexión del primer al tercer electrodos se pueden verificar usando los valores de temperatura.
La unidad de control 170 genera señales de control para controlar las operaciones de los elementos que constituyen el sistema de ablación 100.
En detalle, la unidad de control 170, controla la primera y la segunda unidades de conmutación 141 y 142 para aplicar potencia de RF a un par de electrodos seleccionados previamente del primero al tercer electrodos. Con este fin, la unidad de control 170 almacena información relacionada con un par de electrodos a los que se transmitirá la potencia de RF principal y la potencia de sub-RF y emite una señal de control a la primera a la segunda unidades de conmutación 141 y 142 con base en la información almacenada.
Por ejemplo, la unidad de control 170 puede encender un par seleccionado de un par del primer y quinto interruptores, un par del segundo y sexto interruptores, y un par del tercero y cuarto interruptores de acuerdo con la información almacenada relacionada a un par de electrodos, para aplicar potencia de RF al par de electrodos.
Además, la unidad de control 170 aplica las señales D/A_M y D/A_S respectivamente a las SMPS 111 y 112 a través de las placas de sensores 131 y 132 para determinar los valores de salida de las SMPS 111 y 112. Los valores D/A_M y D/A_S se utilizan respectivamente para determinar los valores de salida de corriente continua (CC) (por ejemplo, que van de 0 V a 100 V) de los SMPS 111 y 112, y los valores de salida de CC de los SMPS 111 y 112 se transmiten respectivamente a las unidades de amplificación 121 y 122.
Además, durante la ablación, la unidad de control 170 calcula la impedancia del tejido usando un valor de corriente de raíz cuadrada media de alta frecuencia y un valor de voltaje de raíz cuadrada media de alta frecuencia recibido de la placa de sensor principal 131. Entonces, la unidad de control 170 compara la impedancia calculada con un valor de referencia preestablecido para aumentar o reducir la salida de RF de acuerdo con los resultados de la comparación.
Además, un valor de temperatura medido usando la unidad de detección de temperatura 160 se transmite a la unidad de control 170 a través de la placa de sensor principal 131, y si el valor de temperatura es mayor que un valor crítico preestablecido, la salida de RF puede interrumpirse por debajo del control de la unidad de control 170. Además, la unidad de control 170 puede determinar si un electrodo está normalmente conectado basándose en el valor de temperatura y puede informar al usuario de los resultados de la determinación.
La Figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra un método ejemplar para controlar un sistema para la ablación que utiliza múltiples electrodos, de acuerdo con una realización ejemplar de la presente divulgación.
Con referencia a la figura 2, primero, la potencia de RF principal se aplica a un primer electrodo encendiendo un primer interruptor conectado a una unidad de amplificación principal (S210), y luego la potencia de RF secundaria se aplica a un segundo electrodo encendiendo un quinto interruptor conectado a un unidad de sub-amplificación (S220).
Entonces, una placa de sensor principal y una placa de sub-sensor monitorean los valores de corriente y voltaje durante un período de tiempo predeterminado (S230).
A continuación, se apaga el quinto interruptor conectado a la unidad de sub-amplificación, y se enciende un sexto interruptor para aplicar potencia de sub-RF a un tercer electrodo (S240). Además, el primer interruptor conectado a la unidad de amplificación principal se apaga y se enciende un segundo interruptor para aplicar potencia de RF principal al segundo electrodo (S250).
Entonces, la placa de sensor principal y la placa de sub-sensor monitorean los valores de corriente y voltaje durante un período de tiempo predeterminado (S260).
A continuación, se apaga el sexto interruptor conectado a la unidad de sub-amplificación, y se enciende un cuarto interruptor para aplicar potencia de sub-RF al primer electrodo (S270). Además, el segundo interruptor conectado a la unidad de amplificación principal se apaga y se enciende un tercer interruptor para aplicar potencia de RF principal al tercer electrodo (S280).
A continuación, se pueden realizar ciclos adicionales de acuerdo con los valores de impedancia medidos usando voltajes y corrientes de los electrodos que varían de acuerdo con los estados operativos (S290). Por ejemplo, el rango de impedancia que aumenta a medida que avanza la ablación se puede dividir en dos pasos, y la salida se puede disminuir de acuerdo con el paso en el que se incluye un valor de impedancia medido. En este caso, después de enfriar el tejido mediante una operación de conmutación durante un período de tiempo predeterminado, la impedancia del tejido puede medirse de nuevo para determinar si se debe realizar un segundo ciclo.
De acuerdo con una o más de las realizaciones ejemplares descritas anteriormente de la presente divulgación, la potencia de RF se aplica secuencialmente a pares predeterminados de electrodos en el sistema de ablación utilizando múltiples electrodos de modo que el tiempo necesario para obtener un cierto tamaño de ablación pueda ser disminuido. Como resultado, se puede reducir el tiempo necesario para que un médico realice una operación en un paciente. Además, aunque se realiza una operación en una pluralidad de partes del cuerpo, las partes del cuerpo pueden tratarse mediante ablación.
El alcance de la presente invención no se limita a las realizaciones ejemplares descritas anteriormente y los dibujos adjuntos. Resultará evidente para los expertos en la técnica que los elementos constituyentes descritos anteriormente en las realizaciones ejemplares de la presente divulgación podrían sustituirse, modificarse o variarse sin apartarse del alcance de la presente invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema para la ablación, que comprende:
el primero al tercer electrodos;
la primera a tercera terminales de tierra (GND PAD 1, GND PAD 2, GND PAD_3) correspondiente al primero al tercer electrodos respectivamente;
una unidad de amplificación principal (121) configurada para proporcionar la potencia de la radiofrecuencia principal (RF) por medio de la amplificación de la potencia recibida;
una unidad de sub-amplificación (122) configurada para proporcionar la potencia de sub-RF al amplificar la potencia recibida;
una primera unidad de conmutación (141) configurada para transmitir la potencia de RF principal proporcionada por la unidad de amplificación principal (121) a uno del primer al tercer electrodos;
una segunda unidad de conmutación (142) configurada para transmitir la potencia de sub-RF proporcionada por la unidad de sub-amplificación (122) a uno del primer al tercer electrodos, al cual no se transmite la potencia de RF principal; una tercera unidad de conmutación (151) configurada para realizar o interrumpir la conexión entre la unidad de amplificación principal (121) y una de las primera a tercera terminales de tierra;
una cuarta unidad de conmutación (152) configurada para realizar o interrumpir la conexión entre la unidad de sub­ amplificación (122) y una de la primera a tercera terminales de tierra; y
una unidad de control (170) configurada para controlar la primera a la cuarta unidades de conmutación (141, 142, 151, 152) para controlar uno del primero al tercer electrodos y una de la primera a tercera terminales de tierra aplicando una señal de control a la primera a la cuarta unidades de conmutación (141, 142, 151, 152), en la que cada una de la tercera y cuarta unidad de conmutación (151, 152) incluye tres conmutadores (SW7~SW9, SW10~SW12), respectivamente, correspondientes del primer al tercer electrodos, y uno de los tres interruptores (SW7~SW9, SW10~SW12) se enciende para la conexión a una terminal de tierra (GND PAD 1, GND PAD_2, GND PAD_3) de acuerdo con la misma señal de control que se aplica a la primera y segunda unidades de conmutación (141, 142),
en donde la unidad de control (170) está configurada además para aplicar secuencialmente la potencia de RF principal y la potencia de sub-RF a un par de electrodos respectivos seleccionados previamente entre el primero al tercer electrodos.
2. El sistema de la reivindicación 1, en donde la primera unidad de conmutación (141) comprende:
un primer interruptor (SW1) configurado para transmitir la potencia de RF principal al primer electrodo;
un segundo interruptor (SW2) configurado para transmitir la potencia de RF principal al segundo electrodo; y un tercer interruptor (SW3) configurado para transmitir la potencia de RF principal al tercer electrodo,
en donde la unidad de control (170) está configurada para encender uno del primer al tercer conmutador (SW1-SW3), de acuerdo con una señal de control transmitida desde la unidad de control (170) para transmitir la potencia de RF principal a uno del primero al tercer electrodos.
3. El sistema de la reivindicación 2, en donde la segunda unidad de conmutación comprende:
un cuarto interruptor (SW4) configurado para transmitir la potencia de sub-RF al primer electrodo;
un quinto interruptor (SW5) configurado para transmitir la potencia de sub-RF al segundo electrodo; y un sexto interruptor (SW6) configurado para transmitir la potencia de sub-RF al tercer electrodo,
en donde la unidad de control (170) se configura para encender uno del cuarto al sexto interruptores (SW4-SW6), de acuerdo con una señal de control transmitida desde la unidad de control (170) para transmitir la potencia de sub-RF a uno del primer a tercer electrodos al cual no se transmite la potencia de RF principal.
4. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende:
una placa de sensor principal (131) configurada para monitorear un voltaje y una corriente de la unidad de amplificación principal (121) mientras que la potencia de RF principal y la potencia de sub-RF se aplican al par de electrodos previamente seleccionados del primero al tercer electrodos; y
una placa de sub-sensor (132) configurada para monitorear un voltaje y una corriente de la unidad de sub-amplificación (122) mientras que la potencia de RF principal y la potencia de sub-RF se aplican al par de electrodos previamente seleccionados del primero al tercer electrodos.
5. El sistema de la reivindicación 4, en donde la unidad de control está configurada para, durante la ablación, calcular un grado de impedancia del tejido usando valores de voltaje y corriente monitoreados por la placa de sensor principal (131) y la placa de sub-sensor (132) y para comparar el grado de impedancia calculado con un valor de referencia preestablecido para aumentar o disminuir la potencia de RF principal y la potencia de sub-RF.
6. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además una unidad de detección de temperatura (160) que comprende sensores de temperatura asignados respectivamente del primer al tercer electrodos y configurados para transmitir valores de temperatura, medidos usando los sensores de temperatura a la placa de sensores principal.
7. El sistema de la reivindicación 6, en donde la unidad de control (170) está configurada para recibir un valor de temperatura de la unidad de sensor principal y para comparar el valor de temperatura con un valor crítico preestablecido, y si el valor de temperatura es mayor que el valor crítico actual, para operar la interrupción de la potencia de RF principal y la potencia de sub-RF.
8. El sistema de la reivindicación 6, en donde la unidad de control (170) configurada para determinar si el primer al tercer electrodos están conectados normalmente, con base en los valores de temperatura recibidos de la placa de sensor principal (131), y para informar al usuario de los resultados de la determinación.
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