ES2914851T3 - Dispositivo de ondas de choque con conmutación de polaridad - Google Patents

Dispositivo de ondas de choque con conmutación de polaridad

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ES2914851T3 ES20150366T ES20150366T ES2914851T3 ES 2914851 T3 ES2914851 T3 ES 2914851T3 ES 20150366 T ES20150366 T ES 20150366T ES 20150366 T ES20150366 T ES 20150366T ES 2914851 T3 ES2914851 T3 ES 2914851T3
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Abstract

Un dispositivo de ondas de choque (500) que comprende: un miembro alargado que se extiende axialmente (502) configurado para avanzar a través de un vaso sanguíneo para tratar una lesión calcificada; un primer conjunto de electrodos (100) que comprende un primer par de electrodos y un segundo par de electrodos, en donde el primer conjunto de electrodos (100) es transportado por el miembro alargado y colocado dentro de un fluido conductor; y un controlador (120) acoplado al primer conjunto de electrodos (100), en donde el controlador (120) está configurado para administrar una serie de pulsos de tensión individuales al primer conjunto de electrodos (100) de modo que cada uno de los pulsos de tensión crea una onda de choque en el fluido conductor para tratar la lesión calcificada, en donde el controlador incluye una fuente de tensión (122) que tiene una polaridad constante seguida de un conmutador de polaridad de tensión para conmutar la polaridad de la fuente de tensión (120) y hacer que la corriente fluya a través del conjunto de electrodos (100) en una primera dirección para algunos de los pulsos en la serie y en una segunda dirección opuesta a la primera dirección para los pulsos restantes en la serie y en donde el conmutador de polaridad de tensión solo funciona entre la administración de pulsos de tensión individuales, de modo que cada pulso de tensión administrado al conjunto de electrodos tiene una sola dirección de flujo de corriente en donde un primer electrodo (102, 106) en cada uno de los pares de electrodos primero y segundo se acopla al conmutador de polaridad de tensión y en donde el segundo electrodo (104) en el primer par de electrodos se acopla al segundo electrodo del segundo par de electrodos y en donde el primer electrodo (102, 106) en cada uno de los pares de electrodos primero y segundo tiene un área superficial más pequeña que el área superficial del segundo electrodo asociado (104) en los pares de electrodos primero y segundo.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de ondas de choque con conmutación de polaridad
Campo
La presente invención se refiere a dispositivos para producir ondas de choque. Los dispositivos se pueden usar para procedimientos de angioplastia y/o valvuloplastia.
Antecedentes
En la actualidad, los globos de angioplastia se usan para abrir lesiones calcificadas en la pared de una arteria. Sin embargo, cuando se infla un globo de angioplastia para expandir la lesión en la pared vascular, la presión de inflado almacena una gran cantidad de energía en el globo hasta que la lesión calcificada se rompe o se agrieta. Esa energía almacenada luego se libera y puede estresar y dañar la pared del vaso sanguíneo.
La litotricia electrohidráulica se ha usado típicamente para romper depósitos calcificados o "piedras" en el tracto urinario o biliar. Los electrodos de litotricia pueden ser igualmente útiles para romper placas calcificadas en la pared de una estructura vascular. Las ondas de choque generadas por los electrodos de litotricia se pueden usar para fracturar selectivamente una lesión calcificada para ayudar a prevenir el estrés y las lesiones repentinas en el vaso o la pared de válvula cuando se dilata usando un globo. Por lo tanto, puede ser útil encontrar formas mejoradas de formar ondas de choque en un globo.
La solicitud de patente europea con número de publicación EP0082508 divulga un aparato de desintegración de cálculo que comprende un primer y segundo electrodo que están dispuestos en el extremo distal de una sonda insertada en una cavidad celíaca, y fuentes de energía de descarga conectadas al primer y segundo electrodos para imprimir tensión de impulso de CC a través de ellos.
La patente estadounidense número US5.540.682 divulga un aparato de electrocirugía que tiene un procesador que genera una salida de flujo de datos que representa las características de los pulsos de electrocirugía que se van a generar. La salida del flujo de datos comprende valores representados digitalmente indicativos respectivamente del ancho de cada pulso, la duración de un primer período durante el cual se van a generar pulsos, la duración de un segundo período durante el cual no se van a generar pulsos, la duración de un tercer período durante el cual se van a generar pulsos y la duración de un cuarto período durante el cual no se van a generar pulsos.
La patente estadounidense número US9.011.463 divulga un aparato que incluye un globo adaptado para colocarse junto a una región calcificada de un cuerpo. El globo es inflable con un líquido. El aparato incluye además un generador de ondas de choque dentro del globo que produce ondas de choque que se propagan a través del líquido para incidir sobre la región calcificada adyacente al globo. El generador de ondas de choque incluye una pluralidad de fuentes de ondas de choque distribuidas dentro del globo.
Breve sumario
La invención se refiere a un dispositivo de ondas de choque como se especifica en la reivindicación independiente 1. En las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones adicionales. Aquí se describen dispositivos y métodos ilustrativos para formar una onda de choque en un procedimiento de angioplastia o valvuloplastia. En general, un dispositivo de ondas de choque descrito aquí comprende un miembro alargado que se extiende axialmente. El miembro alargado comprende un primer par de electrodos que comprende un primer electrodo y un segundo electrodo. El par de electrodos puede colocarse dentro de un fluido conductor. Se puede acoplar un controlador al primer par de electrodos y se configura para enviar una serie de pulsos individuales al primer par de electrodos de modo que cada uno de los pulsos cree una onda de choque en el fluido conductor. El controlador hace que la corriente fluya a través del par de electrodos en una primera dirección para algunos de los pulsos de la serie y en una segunda dirección opuesta a la primera dirección para los pulsos restantes de la serie. En algunas variaciones, la corriente puede fluir en la segunda dirección entre el veinticinco por ciento y el cincuenta por ciento de los pulsos en la serie. Los dispositivos de ondas de choque y los métodos ilustrativos descritos en el presente documento pueden ayudar a facilitar la administración uniforme y consistente de energía a los electrodos, lo que puede mejorar la durabilidad y el rendimiento de los electrodos.
En algunas variaciones, el controlador puede hacer que la corriente fluya en la segunda dirección entre un tercio y la mitad de los pulsos en la serie. En otras variaciones, el controlador puede hacer que la corriente fluya en la segunda dirección durante al menos la mitad de los pulsos en la serie.
En algunas variaciones, el controlador comprende un conmutador de polaridad de tensión para conmutar la polaridad de los electrodos entre positiva y negativa. Los electrodos pueden tener polaridades opuestas. En otras variaciones, una primera área superficial de una primera región conductora del primer electrodo es más pequeña que una segunda área superficial de una segunda región conductora del segundo electrodo.
En algunas variaciones, el controlador comprende una fuente de tensión. Un primer alambre puede conectar el primer electrodo a un primer terminal de la fuente de tensión y un segundo alambre puede conectar el segundo electrodo a un segundo terminal de la fuente de tensión. En algunos casos, el primer terminal es positivo y el segundo terminal es negativo en la primera dirección del flujo de corriente, y el primer terminal es negativo y el segundo terminal es positivo en la segunda dirección.
En algunas variaciones, se proporciona un segundo par de electrodos y el controlador puede comprender además un multiplexor configurado para administrar selectivamente la serie de pulsos al primer par de electrodos y al segundo par de electrodos. En otras variaciones, el dispositivo puede comprender además un recinto de fluido que rodea el par de electrodos. El recinto de fluido puede comprender un globo que rodea una porción del miembro alargado. El globo puede estar configurado para llenarse con un fluido conductor, y el primer par de electrodos puede estar encerrado dentro y separado del globo.
En otras variaciones adicionales, los dispositivos de ondas de choque aquí descritos comprenden un miembro alargado que se extiende axialmente. El miembro alargado comprende un primer conjunto de electrodos que comprende un primer par de electrodos y un segundo par de electrodos. El primer conjunto de electrodos puede colocarse dentro de un fluido conductor. Un controlador está acoplado al primer conjunto de electrodos y configurado para administrar una serie de pulsos individuales al primer conjunto de electrodos de manera que cada uno de los pulsos crea una onda de choque en el fluido conductor. El controlador hace que la corriente fluya a través del conjunto de electrodos en una primera dirección para algunos de los pulsos de la serie y en una segunda dirección opuesta a la primera dirección para los pulsos restantes de la serie. En algunos casos, la corriente fluye en la segunda dirección entre el veinticinco por ciento y el cincuenta por ciento de los pulsos en la serie.
En algunas variaciones, el primer conjunto de electrodos puede comprender un primer electrodo, un segundo electrodo y un electrodo común. El primer par de electrodos puede comprender el primer electrodo y el electrodo común y el segundo par de electrodos puede comprender el segundo electrodo y el electrodo común. En algunos casos, el controlador puede comprender un conmutador de polaridad de tensión para conmutar la polaridad del primer electrodo y el segundo electrodo entre positiva y negativa. El primer electrodo y el segundo electrodo pueden tener polaridades opuestas. En otros casos, una primera área superficial de una primera región conductora del primer electrodo y una segunda área superficial de una segunda región conductora del segundo electrodo pueden ser diferentes de una tercera área superficial de una tercera región conductora del electrodo común. En algunos casos, el controlador puede comprender una fuente de tensión donde un primer alambre puede conectar el primer electrodo a un primer terminal de la fuente de tensión, y un segundo alambre puede conectar el segundo electrodo a un segundo terminal de la fuente de tensión. En otros casos, el controlador puede comprender una fuente de tensión donde un primer alambre puede conectar el primer electrodo a un primer terminal de la fuente de tensión, un segundo alambre puede conectar el segundo electrodo a un segundo terminal de la fuente de tensión, y un tercer alambre puede conectar el electrodo común a un tercer terminal de la fuente de tensión.
En algunas variaciones, un segundo conjunto de electrodos puede acoplarse en serie al primer conjunto de electrodos. En algunos casos, el controlador puede comprender una fuente de tensión donde un primer alambre puede conectar el primer conjunto de electrodos a un primer terminal de la fuente de tensión, un segundo alambre puede conectar el primer conjunto de electrodos al segundo conjunto de electrodos, y un tercer alambre puede conectar el segundo conjunto de electrodos a un segundo terminal de la fuente de tensión.
En otras variaciones, el dispositivo puede comprender un segundo conjunto de electrodos. El controlador puede comprender además un multiplexor que administra selectivamente la serie de pulsos al primer conjunto de electrodos y al segundo conjunto de electrodos. En otras variaciones adicionales, el dispositivo puede comprender además un recinto de fluido que rodea el primer conjunto de electrodos. El recinto de fluido puede comprender un globo que rodea una porción del miembro alargado. El globo puede estar configurado para llenarse con un fluido conductor, y el primer conjunto de electrodos puede estar encerrado dentro y separado del globo.
En algunas variaciones, los métodos ilustrativos de formación de ondas de choque descritos aquí pueden comprender el avance de un dispositivo de ondas de choque en un vaso sanguíneo. El dispositivo de ondas de choque puede comprender un miembro alargado que se extiende axialmente. El miembro alargado puede comprender un primer par de electrodos que comprende un primer electrodo y un segundo electrodo. El primer par de electrodos puede colocarse dentro de un fluido conductor. Se puede administrar una serie de pulsos individuales al primer par de electrodos para crear ondas de choque en el fluido conductor para hacer que la corriente fluya a través del par de electrodos en una primera dirección para algunos de los pulsos de la serie y en una segunda dirección opuesta a la primera dirección para los pulsos restantes de la serie. En algunas variaciones, la corriente puede fluir en la segunda dirección entre el veinticinco por ciento y el cincuenta por ciento de los pulsos en la serie.
En algunas variaciones, la corriente puede fluir en la segunda dirección entre un tercio y la mitad de los pulsos de la serie. En otras variaciones, la corriente puede fluir en la segunda dirección durante al menos la mitad de los pulsos de la serie. En algunas variaciones, se puede medir un ancho de pulso de tensión para monitorear una condición del dispositivo de ondas de choque. En algunas de estas variaciones, el porcentaje de pulsos que hacen que la corriente fluya en la segunda dirección se puede ajustar de acuerdo con el ancho de pulso de tensión medido.
Breve descripción de los dibujos
Las figuras 1A-1D son representaciones ilustrativas de una variación de un conjunto de electrodos. Las figuras 1A y 1D son diagramas de bloques de variaciones de un controlador acoplado a un conjunto de electrodos. Las figuras 1B y 1C son representaciones ilustrativas de variaciones de un conjunto de electrodos aplanados.
Las figuras 2A-2B son representaciones ilustrativas de una variación de una serie de conjuntos de electrodos. Las figura 2A es un diagrama de bloques de una variación de un controlador acoplado a la serie de conjuntos de electrodos. La figura 2B es una representación ilustrativa de una variación de conjuntos de electrodos aplanados. La figura 3 es un diagrama de bloques ilustrativo de una variación de un sistema de ondas de choque que comprende conjuntos de electrodos, un controlador y una fuente de tensión.
La figura 4 es un cronograma ilustrativo de una variación de un sistema de ondas de choque.
La figura 5 es una vista en perspectiva de otra variación de un dispositivo de ondas de choque.
Las figuras 6A-6C son representaciones ilustrativas de otra variación de un conjunto de electrodos. La figura 6A es una vista superior y la figura 6B es una vista inferior de una variación del conjunto de electrodos. La figura 6C es una vista en perspectiva de una variación de un electrodo común.
Las figuras 7A-7B son representaciones ilustrativas de una variación de una serie de conjuntos de electrodos. La figura 7A es una vista superior y la figura 7B es una vista inferior de una variación de la serie de conjuntos de electrodos.
La figura 8A es un gráfico ilustrativo que compara la caída de tensión en función del número de pulsos entre pulsos de energía de conmutación y de no conmutación. Las figuras 8B y 8C son gráficos ilustrativos que comparan la caída de tensión en función del ancho de pulsos para un conjunto de electrodos de no conmutación y un conjunto de electrodos de conmutación, respectivamente.
La figura 9A es un gráfico ilustrativo del número de pulsos en función de la polaridad de tensión. La figura 9B es un gráfico ilustrativo de energía administrada en el conjunto de electrodos en función del número de pulsos entre pulsos de energía de conmutación y de no conmutación.
Descripción detallada
En el presente documento se describen dispositivos y sistemas que comprenden uno o más electrodos de ondas de choque que pueden ser adecuados para su uso en procedimientos de angioplastia y/o valvuloplastia. En general, se proporcionan electrodos de ondas de choque a lo largo de un miembro alargado que se extiende axialmente (p. ej., catéter) y puede unirse a una fuente de pulsos de alta tensión, que van desde 0,1 kV a 10 kV para diversas duraciones de pulso. En algunas variaciones, los electrodos pueden estar rodeados por un recinto que lleva un fluido conductor (p. ej., solución salina). En algunas variaciones, el recinto puede comprender un globo que rodea una porción del miembro alargado y configurado para llenarse con un fluido conductor, donde los electrodos pueden estar encerrados dentro y separados de las paredes del globo.
Se puede acoplar un controlador al primer par de electrodos para administrar una serie de pulsos de energía para producir ondas de choque. Las ondas de choque generadas pueden romper obstrucciones calcificadas en una arteria o una válvula. A continuación se describe un mecanismo para la formación de ondas de choque. Cuando se aplica una alta tensión a través de un par de electrodos ubicados dentro del fluido conductor, un arco de plasma puede formarse entre ellos, dando lugar a una burbuja de vapor en el fluido. Una primera onda de choque puede ocurrir cuando la burbuja de vapor se forma por primera vez y una segunda onda de choque puede ocurrir cuando la burbuja de vapor colapsa. Las ondas de choque pueden conducirse mecánicamente a través del fluido para aplicar fuerza mecánica o presión para romper cualquier placa calcificada sobre, o dentro de, las paredes de la vasculatura. El tamaño, velocidad de expansión y colapso de la burbuja (y por lo tanto, la magnitud, duración y la distribución de la fuerza mecánica) pueden variar según la magnitud y la duración del pulso de tensión. Adicionalmente, la temporización y el tamaño de la burbuja, junto con la salida sónica y la dirección de propagación de las ondas de choque resultantes, dependen al menos en parte de la ubicación, geometría, tamaño, condición y distancias entre los electrodos (distancia entre electrodos). Por ejemplo, un aumento en la distancia entre electrodos disminuye la salida sónica correspondiente. El tamaño y la disposición de los electrodos también pueden afectar a los tipos de estructuras vasculares a las que se puede acceder y tratar con un dispositivo de ondas de choque. Los electrodos de ondas de choque pueden estar hechos de materiales que pueden soportar altos niveles de tensión y fuerzas mecánicas intensas (p. ej., aproximadamente 300-3000 psi o 20-200 ATM (aproximadamente 2000 - 20000 kPa) en unos pocos microsegundos) que pueden generarse durante el uso. Por ejemplo, los electrodos pueden ser de acero inoxidable, wolframio, níquel, hierro, acero, y similares.
En general, la corriente que fluye entre un par de electrodos en un fluido conductor provoca el movimiento del metal desde el terminal positivo al terminal negativo, eventualmente agotando el material del electrodo de terminal positivo, y puede denominarse erosión unilateral cuando se fija una dirección de flujo de corriente. Los electrodos de ondas de choque pueden experimentar una alta velocidad de desgaste y erosión con cada pulso aplicado debido a la corriente necesariamente alta (p. ej., cientos de amperios) que fluye a través del fluido, calor generado por el arco de plasma y fuerzas de ondas de choque mecánicas.
Los dispositivos, sistemas y métodos descritos en el presente documento pueden ayudar a reducir la velocidad de desgaste del electrodo para mejorar la durabilidad del electrodo y la consistencia de la onda de choque. La longevidad de un par de electrodos puede depender de al menos uno de los siguientes: polaridad de un pulso de tensión, longitud de un pulso de tensión, magnitud de un pulso de tensión, propiedades materiales, conductividad de fluidos, distancia entre electrodos entre las regiones conductoras de cada uno de los electrodos en un par de electrodos, y/o el área superficial de la(s) región(es) conductora(s) de los electrodos en el par. Un pulso más largo puede aumentar el desgaste/erosión de un par de electrodos en comparación con un pulso más corto. En algunas variaciones donde el par de electrodos tiene electrodos de diferentes tamaños donde un electrodo tiene un área superficial de región conductora más pequeña que el otro electrodo, el electrodo con la región conductora más pequeña puede ser más susceptible a la erosión que el electrodo con una región conductora más grande. Es decir, el electrodo con la región conductora más pequeña puede erosionarse a mayor velocidad que el electrodo con la región conductora más grande. Los dispositivos y métodos descritos en el presente documento pueden ayudar a nivelar la velocidad de erosión entre los electrodos en un par de electrodos, de modo que los electrodos se erosionen aproximadamente a la misma velocidad. Esto puede mejorar la durabilidad del par de electrodos global y también puede facilitar la administración uniforme de energía al par de electrodos durante un mayor número de pulsos.
Debe apreciarse que un dispositivo de ondas de choque genera las ondas de choque más fuertes cuando los electrodos tienen un tamaño diferente, donde el electrodo más pequeño tiene una polaridad positiva y el electrodo más grande tiene una polaridad negativa. Por tanto, mientras que un par de electrodos que tiene un electrodo de terminal positivo pequeño y un electrodo de terminal negativo grande puede formar la onda de choque más fuerte, esta combinación de tamaño y polaridad puede acortar la vida útil del par de electrodos. El problema de una vida útil corta puede no ser una simple cuestión de aumentar el tamaño de los electrodos, ya que el tamaño de un dispositivo de ondas de choque y los electrodos pueden estar limitados por el tamaño de la vasculatura a través de la cual avanza. Sin embargo, la conmutación de polaridad de tensión, como se describe con más detalle a continuación, puede facilitar la longevidad del electrodo mientras mantiene el tamaño del electrodo de manera que el electrodo pueda navegar a través de la vasculatura. Adicionalmente o como alternativa, la conmutación de polaridad de tensión puede facilitar una reducción en el tamaño del electrodo con una longevidad de electrodo similar en relación con un dispositivo de conmutación de no polaridad.
Adicionalmente, los dispositivos, sistemas y métodos descritos en el presente documento pueden facilitar la uniformidad de la intensidad de la onda de choque formada en diferentes sitios a lo largo de un dispositivo de ondas de choque. En algunas variaciones, un dispositivo de ondas de choque puede comprender una pluralidad de pares de electrodos separados conectados en serie. Las ondas de choque generadas por los pares de electrodos pueden variar en fuerza incluso si el tamaño y la forma de los pares de electrodos son iguales. Por ejemplo, los pares de electrodos idénticos en serie colocados a 180 grados uno del otro pueden formar ondas de choque de fuerza variable desde lados opuestos del dispositivo. Esta diferencia puede ser insignificante para cualquier pulso individual. Sin embargo, sobre una serie de pulsos, un lado del dispositivo de ondas de choque puede ser más eficaz para romper los depósitos de calcio que el otro lado del dispositivo. La conmutación de polaridad de tensión, como se describe con más detalle a continuación, puede facilitar la uniformidad de la intensidad de la onda de choque formada en diferentes pares de electrodos.
Por ejemplo, un controlador puede hacer que la corriente fluya a través de un par de electrodos en una primera dirección para algunos pulsos y en una segunda dirección que es opuesta a la primera dirección para otros pulsos. Como ejemplo, la dirección del flujo de corriente puede variar pulso a pulso o cada dos pulsos, y no está particularmente limitada. Cabe señalar que los pulsos se emiten de forma discreta, de modo que hay un intervalo de tiempo entre pulsos cuando la corriente no fluye a través de un dispositivo de ondas de choque. La duración del intervalo de tiempo se puede preseleccionar de acuerdo con, por ejemplo, una velocidad o frecuencia deseada de generación de ondas de choque. Adicionalmente, cada pulso tiene una sola dirección de flujo de corriente y no se conmuta dentro del pulso. Por ejemplo, un conmutador de polaridad de tensión se puede conmutar solo cuando la corriente no fluye hacia el dispositivo de ondas de choque (es decir, la conmutación de polaridad de tensión solo puede ocurrir en el intervalo entre pulsos de tensión, y no durante un pulso de tensión).
Adicionalmente, la dirección del flujo de corriente puede variar aleatoriamente para cada pulso siempre que el número total de pulsos mantenga una relación de dirección de flujo de corriente predeterminada. Por ejemplo, para un conjunto de 50 pulsos que se dividen uniformemente en la primera dirección y la segunda dirección, la dirección del flujo de corriente no necesita conmutarse a cada pulso. Como ejemplo ilustrativo, 20 pulsos en la primera dirección pueden ir seguidos por 10 pulsos en la segunda dirección, luego 3 pulsos en la primera dirección, 15 pulsos en la segunda dirección y 2 pulsos en la primera dirección. Por consiguiente, mientras que el número total de pulsos se divide uniformemente entre la primera y la segunda dirección, el número de conmutadores en el flujo de corriente no corresponde necesariamente a la dirección de la relación de flujo de corriente.
En algunas variaciones, se puede proporcionar un solo pulso en la segunda dirección con los pulsos restantes en la primera dirección, y viceversa. Esto permite que el par de electrodos produzca ondas de choque con un mayor número de pulsos antes de fallar en relación con un par de electrodos que recibe pulsos con una polaridad constante. Por tanto, la durabilidad puede mejorarse distribuyendo el desgaste del electrodo del pulso positivo entre ambos electrodos.
En una variación, la corriente puede fluir en una primera dirección durante aproximadamente la mitad de los pulsos en la serie y en la segunda dirección opuesta para aproximadamente la otra mitad de los pulsos en la serie. Haciendo esto, cada electrodo está configurado para ser el terminal positivo para aproximadamente la mitad de los pulsos, distribuyendo así el número de pulsos positivos de alta erosión experimentados por uno cualquiera de los electrodos aproximadamente por igual entre los electrodos del par. La dirección del flujo de corriente se puede conmutar una o más veces. En algunos casos, la longevidad del par de electrodos puede duplicarse en relación con los electrodos que tienen una sola dirección de flujo de corriente, permitiendo que se formen más ondas de choque y/o que el par de electrodos se forme más pequeño en relación con los electrodos que tienen una sola dirección de flujo de corriente. Por lo tanto, los dispositivos de ondas de choque descritos en el presente pueden ser particularmente útiles en arterias pequeñas tal como las arterias coronarias. Así mismo, un dispositivo de ondas de choque que comprende una pluralidad de pares de electrodos que tienen pulsos con flujo de corriente en ambas direcciones puede facilitar la uniformidad de la intensidad de la onda de choque generada por los pares de electrodos.
I. Dispositivos
En general, aquí se describen dispositivos de ondas de choque para procedimientos de angioplastia y/o valvuloplastia. Los dispositivos y métodos descritos aquí pueden usar uno o más dispositivos o elementos descritos en la patente estadounidense n.° 8.888.788 y titulada "LOW PROFILE ELECTRODES FOR AN ANGIOPLASTY SHOCK WAVE CATHETER", y/o uno o más dispositivos o elementos descritos en la patente estadounidense n.° 9.011.463 y titulada "SHOCK WAVE BALLOON CATHETER WITH MULTIPLE SHOCK WAVE SOURCES".
La figura 1A es un diagrama de bloques de un controlador 120 acoplado a un conjunto de electrodos 100. El conjunto de electrodos 100 puede comprender un primer electrodo 102, un segundo electrodo 104 y un tercer electrodo 106. El primer electrodo 102 puede conectarse a un primer terminal de salida de tensión V01 de una fuente de tensión del controlador 120 por un primer alambre 108, el tercer electrodo 106 puede conectarse a un segundo terminal de salida de tensión V02 de una fuente de tensión del controlador 120 por un segundo alambre 110, y el segundo electrodo o electrodo común 104 se puede proporcionar en serie entre el primer electrodo 102 y el tercer electrodo 106. Al aplicar un pulso de tensión suficiente, se puede formar un primer arco de plasma entre el primer electrodo 102 y el segundo electrodo 104 (es decir, un primer par de electrodos), y se puede formar un segundo arco de plasma entre el segundo electrodo 104 y el tercer electrodo 106 (es decir, un segundo par de electrodos). Los pares de electrodos primero y segundo están conectados en serie, donde el segundo electrodo 104 se comparte entre los pares de electrodos primero y segundo. Aunque el conjunto de electrodos 100 se describe anteriormente como compuesto por tres electrodos que forman dos pares de electrodos, algunas variaciones de un conjunto de electrodos pueden comprender dos electrodos que forman un par de electrodos.
Una primera dirección de flujo de corriente 112 de un pulso de energía puede administrarse al conjunto de electrodos 100 por una fuente de tensión 122 del controlador 120. El controlador 120 puede hacer que otros pulsos administrados al conjunto de electrodos 100 tengan una segunda dirección 116 de flujo de corriente que es la dirección opuesta a la primera dirección 112. El controlador 120 puede seleccionar una dirección de flujo de corriente y, por tanto, la polaridad de tensión de los electrodos, para cada pulso administrado al conjunto de electrodos 100. Para seleccionar una dirección de flujo de corriente, el controlador 120 puede comprender un conmutador de polaridad de tensión 124 para conmutar la polaridad de los electrodos 102, 106 entre positiva y negativa donde los electrodos 102, 106 tienen polaridades opuestas.
En algunas variaciones, para una serie de pulsos, el controlador puede hacer que la corriente fluya a través del par de electrodos en una primera dirección para algunos de los pulsos de la serie y en una segunda dirección opuesta a la primera dirección para los pulsos restantes de la serie. En una variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos uno de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 5 % de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 10 % de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 15% de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 20 % de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 25 % de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 30 % de los pulsos. En otra variación más, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente un tercio de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 40 % de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 45 % de los pulsos. En otra variación adicional, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente la mitad de los pulsos.
En otras variaciones más, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:6. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 5:6. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:8. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 3:8. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 5:8. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 7:8. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 2:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 4:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 5:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 7:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 8:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:12. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:16. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:32.
Debe apreciarse que estos ejemplos no son limitativos. Por ejemplo, el controlador puede proporcionar administración de corriente en una primera dirección para cada pulso excepto para un pulso proporcionado en la segunda dirección, y viceversa. El número de pulsos en cada dirección del flujo de corriente (p. ej., la relación del flujo de corriente de la primera dirección con la segunda dirección) se puede determinar en función de la longevidad deseada del dispositivo de ondas de choque, uniformidad de ondas de choque, energía de ondas de choque, etc. En algunas variaciones, una primera dirección de flujo de corriente proporcionada para aproximadamente la mitad de los pulsos puede maximizar la longevidad del dispositivo de ondas de choque.
El número de transiciones entre direcciones de flujo de corriente no está particularmente limitado. En algunos casos, la dirección del flujo de corriente se puede conmutar de acuerdo con la relación de pulsos en la primera dirección respecto a la segunda dirección. Por ejemplo, la dirección del flujo de corriente puede transicionar cada pulso cuando hay un número igual de pulsos positivos y negativos. Sin embargo, la dirección del flujo de corriente también puede variar aleatoriamente para cada pulso siempre que el número total de pulsos mantenga una relación predeterminada de la dirección del flujo de corriente. Por consiguiente, la dirección del flujo de corriente no necesita conmutarse para cada pulso incluso si el número de pulsos en cada dirección es igual. Como otro ejemplo, alternar en promedio la dirección del flujo de corriente de los pulsos puede duplicar aproximadamente la durabilidad de los electrodos más pequeños y, por tanto, la vida útil del conjunto de electrodos. Incluso cuando los electrodos en un par de electrodos son del mismo tamaño, alternar la dirección del flujo de corriente de modo que cada electrodo reciba aproximadamente el mismo número de pulsos positivos distribuirá el desgaste entre dos electrodos para duplicar aproximadamente la durabilidad del par de electrodos en relación con los electrodos que reciben una sola dirección de corriente. Cabe señalar que la conmutación de polaridad de cualquier número de pulsos ayuda a la durabilidad (p. ej., el número de ondas de choque que genera el electrodo antes del fallo del electrodo).
Así mismo, la salida de ondas de choque desde diferentes pares de electrodos puede facilitar la uniformidad de las fuerzas de las ondas de choque entre los sitios de ondas de choque en promedio, ya que la conmutación de polaridad permite que cada par de electrodos reciba el pulso positivo. Esto permite resultados más predecibles con una fuerza de onda de choque promedio más alta administrada en cada sitio de onda de choque. Por ejemplo, la figura 9B es un gráfico ilustrativo de la energía administrada en función del número de pulsos para un dispositivo de ondas de choque estático (polaridad constante) y un dispositivo de ondas de choque de conmutación (polaridad alterna). En la figura 9B, la energía eléctrica administrada por el dispositivo de ondas de choque con conmutación de polaridad es mayor en promedio por pulso y decae menos que la energía administrada al dispositivo de polaridad constante. La energía eléctrica administrada puede estar positivamente correlacionada con la fuerza de la onda de choque.
A continuación, el segundo electrodo 104 ilustrado en las figuras 1B y 1C puede tener forma cilíndrica o anular, similar a lo representado en la figura 6C como se trata con mayor detalle a continuación. Sin embargo, por la facilidad de la explicación, las figuras 1B y 1C representan un segundo electrodo aplanado 104 para ilustrar las diferentes polaridades de tensión que se pueden aplicar al conjunto de electrodos 100. En la figura 1B, el controlador 120 puede emitir uno o más pulsos positivos en una primera dirección 112 de flujo de corriente donde el primer alambre 108 está acoplado a un terminal positivo de una fuente de tensión 122 del controlador 120 y el primer electrodo 102, y el segundo alambre 110 está acoplado a un terminal negativo de una fuente de tensión del controlador 120 y el tercer electrodo 106. Durante el uso, la aplicación del pulso de tensión crea un plasma en el fluido que se extiende a través de los pares de electrodos y permite la conducción de la corriente. Luego, la corriente fluye desde el primer electrodo 102 al segundo electrodo 104 y luego al tercer electrodo 106. La formación de plasma crea por tanto dos pares de electrodos conectados en serie. Como se ha analizado anteriormente, el primer electrodo de terminal positivo 102 puede experimentar una mayor velocidad de desgaste que el tercer electrodo de terminal negativo 106 cuando recibe un pulso positivo del controlador 120.
En cambio, en la figura 1C, un primer electrodo de terminal negativo 102 puede agotar menos material que el tercer electrodo de terminal positivo 106 cuando recibe un pulso negativo en una segunda dirección 116 de flujo de corriente desde una fuente de tensión 122 del controlador 120. Para distribuir el desgaste entre el primer electrodo 102 y el tercer electrodo 106 más uniformemente, el controlador 120 puede hacer que fluya una corriente en una primera dirección 112 para algunos de los pulsos (figura 1B) y en una segunda dirección 116 opuesta a la primera dirección 112 para los otros pulsos (figura 1C). Como consecuencia, el conjunto de electrodos 100 puede formar un mayor número de ondas de choque con consistencia mejorada antes de que uno o ambos electrodos (102, 106) más pequeños se agoten y el conjunto de electrodos 100 falle.
Adicionalmente, como se muestra en las figuras 1B y 1C, el primer electrodo 102 y el tercer electrodo 106 tendrán polaridades de tensión opuestas sin importar la dirección del flujo de corriente. Por lo tanto, la fuerza de las ondas de choque formadas por el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos será diferente para cada pulso. En la realización ilustrada, la región conductora del primer electrodo 102 y el tercer electrodo 106 puede ser más pequeña que la región conductora del segundo electrodo 104. Por consiguiente, el primer par de electrodos que recibe el pulso positivo 112 (figura 1B) puede generar una onda de choque más fuerte que el segundo par de electrodos. De manera similar, el primer par de electrodos que recibe el pulso negativo 116 puede generar una onda de choque más débil que el segundo par de electrodos.
Sin embargo, alternando pulsos positivos y negativos al conjunto de electrodos 100, la fuerza promedia de la onda de choque emitida por el primer par de electrodos y el segundo par de electrodos puede ser más uniforme para reducir la variabilidad. Esto puede proporcionar un tratamiento más consistente y predecible por el dispositivo de ondas de choque, de modo que un médico puede no necesitar alinear el dispositivo de ondas de choque en la vasculatura basándose en las diferencias de fuerza de onda de choque entre los pares de electrodos.
La figura ID es un diagrama de bloques de otra variación de un controlador 120 acoplado al conjunto de electrodos 100. El conjunto de electrodos 100 puede comprender un primer electrodo 102, segundo electrodo 104 y un tercer electrodo 106. El primer electrodo 102 y el segundo o común electrodo 104 forman un primer par de electrodos, y el tercer electrodo 106 y el segundo electrodo 104 forman un segundo par de electrodos. Una primera dirección de flujo de corriente 112 de un pulso de energía puede administrarse al conjunto de electrodos 100 por una fuente de tensión 122 del controlador 120. El controlador 120 puede hacer que otros pulsos administrados al conjunto de electrodos 100 tengan una segunda dirección de flujo de corriente 116 opuesta a la primera dirección 112 a través del conjunto de electrodos 100. El conmutador de polaridad de tensión 124 del controlador 120 puede seleccionar una dirección de flujo de corriente y, por tanto, la polaridad de tensión de los electrodos, para cada pulso administrado al conjunto de electrodos 100.
En la figura 1D, el primer electrodo 102 puede conectarse a un primer terminal de salida de tensión V01 de una fuente de tensión 122 del controlador 120 por el primer alambre 108, el tercer electrodo 106 puede conectarse a un segundo terminal de salida de tensión V02 de una fuente de tensión 122 del controlador 120 por un segundo alambre 110, y el segundo electrodo 104 puede conectarse a un tercer terminal de salida de tensión V03 (canal de tierra) de un fuente de tensión 122 del controlador 120 por un tercer alambre 114. En algunas variaciones, el primer terminal de salida de tensión VO1 y el segundo terminal de salida de tensión VO2 pueden ser canales positivos mientras que el tercer terminal de salida de tensión VO3 puede ser un canal negativo para algunos de los pulsos. El controlador 120 también puede configurar el primer terminal de salida de tensión VO1 y el segundo terminal de salida de tensión VO2 para que sean canales negativos mientras que el tercer terminal de salida de tensión VO3 puede ser un canal positivo para los pulsos restantes.
Durante un pulso de alta tensión en los terminales de salida de tensión primero y/o segundo VO1, VO2, la corriente puede fluir en la primera dirección 112 o la segunda dirección 116 sobre el primer alambre 108 y/o el segundo alambre 110 hacia el primer electrodo 102 y el tercer electrodo 106 respectivos. La fuente de tensión 122 del controlador 120 puede aplicar un pulso positivo o negativo en el terminal de salida VO1 de modo que la diferencia de potencial entre el primer electrodo 102 y el segundo electrodo 104 sea lo suficientemente grande como para formar un arco de plasma entre ellos, generando una burbuja que da lugar a una onda de choque. De manera similar, la fuente de tensión del controlador 120 puede aplicar simultánea o secuencialmente un pulso de energía positiva o negativa en el terminal de salida VO2 de manera que la diferencia de potencial entre el tercer electrodo 106 y el segundo electrodo 104 sea lo suficientemente grande como para formar un arco de plasma entre ellos, generando una burbuja que da lugar a una onda de choque diferente. En algunas variaciones, cuando se aplican pulsos de energía a los terminales de salida V01 y V02 simultáneamente, una primera onda de choque formada entre el primer electrodo 102 y el segundo electrodo 104 y una segunda onda de choque formada entre el tercer electrodo 106 y el segundo electrodo 104 pueden formarse simultáneamente.
Donde el primer electrodo 102 y el tercer electrodo 106 están ubicados circunferencialmente opuestos entre sí (p. ej., separados 180 grados entre sí alrededor de la circunferencia del miembro alargado), las ondas de choque generadas por los pares de electrodos primero y segundo pueden propagarse en direcciones opuestas, extendiéndose hacia afuera desde los lados de un dispositivo de ondas de choque. La corriente que atraviesa la burbuja desde el primer electrodo 102 y/o el tercer electrodo 106 al segundo electrodo 104 puede regresar a través del tercer alambre 114 al terminal de salida de tensión VO3 (que puede ser un canal de tierra). Los terminales de salida de tensión VO1 y VO2 se pueden abordar de forma independiente (p. ej., la tensión y la corriente pueden aplicarse a una salida pero no necesariamente a la otra), o pueden no abordarse de forma independiente (p. ej., activar una salida necesariamente activa la otra).
En otra variación, la figura 2A es un diagrama de bloques de un controlador 220 acoplado a los conjuntos de electrodos primero y segundo 200, 250. El primer electrodo 202 y el primer electrodo común 206 forman un primer par de electrodos que puede generar una primera onda de choque, y el segundo electrodo 204 y el primer electrodo común 206 forman un segundo par de electrodos que puede generar una segunda onda de choque. Del mismo modo, el tercer electrodo 252 y el segundo electrodo común 256 forman un tercer par de electrodos que puede generar una tercera onda de choque, y el cuarto electrodo 254 y el segundo electrodo común 256 forman un cuarto par de electrodos que puede generar una cuarta onda de choque.
El primer, segundo, tercer y cuarto par de electrodos pueden conectarse en una configuración en serie y recibir una serie de pulsos. Una primera dirección de flujo de corriente 214 de algunos de los pulsos en la serie puede administrarse a los conjuntos de electrodos primero y segundo 200, 250 por una fuente de tensión 222 del controlador 220. El controlador 220 puede hacer que los pulsos restantes en la serie que se administran a los conjuntos de electrodos primero y segundo 200, 250 tengan una segunda dirección 216 de flujo de corriente a través de los conjuntos de electrodos 200, 250. Un conmutador de polaridad de tensión 224 del controlador 220 puede seleccionar una dirección de flujo de corriente y, por tanto, la polaridad de tensión de los electrodos, por cada pulso administrado a los conjuntos de electrodos 200, 250. Por ejemplo, el conmutador de polaridad de tensión 224 puede conmutar una polaridad del primer electrodo 202 y el cuarto electrodo 254 entre positiva y negativa, donde el primer electrodo 202 y el cuarto electrodo 254 tienen polaridades opuestas.
En algunas variaciones, para una serie de pulsos, el controlador puede hacer que la corriente fluya a través del par de electrodos en una primera dirección para algunos de los pulsos de la serie y en una segunda dirección opuesta a la primera dirección para los pulsos restantes de la serie. En una variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos uno de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 5 % de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 10 % de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 15% de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 20 % de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 25 % de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 30 % de los pulsos. En otra variación más, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente un tercio de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 40 % de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 45 % de los pulsos. En otra variación adicional, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente la mitad de los pulsos.
En otras variaciones más, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:6. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 5:6. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:8. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 3:8. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 5:8. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 7:8. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 2:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 4:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 5:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 7:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 8:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:12. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:16. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:32.
En algunas variaciones, el número de pulsos en cada dirección del flujo de corriente (p. ej., la relación del flujo de corriente de la primera dirección con la segunda dirección) se puede determinar en función de la longevidad deseada del dispositivo de ondas de choque, uniformidad de ondas de choque, energía de ondas de choque, propiedades materiales, distancia entre electrodos, conductividad de fluidos, etc. En algunos casos, la dirección del flujo de corriente se puede conmutar de acuerdo con la relación de pulsos en la primera dirección respecto a la segunda dirección. En otros casos, la dirección del flujo de corriente puede variar aleatoriamente para cada pulso siempre que el número total de pulsos mantenga una relación predeterminada de la dirección del flujo de corriente.
Adicionalmente, las ondas de choque que salen del primer al cuarto par de electrodos pueden tener una fuerza más uniforme en promedio, ya que la conmutación de polaridad permite que cada par de electrodos reciba pulsos positivos. Esto permite resultados más predecibles, con una mayor cantidad de energía eléctrica administrada a cada par de electrodos, lo que puede facilitar la generación de ondas de choque más fuertes. Por tanto, un dispositivo de ondas de choque puede ser capaz de aplicar fuerzas/presiones mecánicas de manera más uniforme independientemente de su orientación dentro de la vasculatura.
Los electrodos comunes primero y segundo 206, 256 ilustrados en la figura 2A pueden, en algunas variaciones, tener una forma cilíndrica o de anillo, similar a lo representado en la figura 6C como se trata con mayor detalle a continuación. Sin embargo, por la facilidad de la explicación, la figura 2B representa los electrodos comunes primero y segundo aplanados 206, 256 para ilustrar las diferentes polaridades de tensión que pueden aplicarse a los conjuntos de electrodos primero y segundo 200, 250. Una fuente de tensión 222 del controlador 220 puede emitir uno o más pulsos donde el primer alambre 208 se acopla a un terminal positivo VO1 del controlador 220 y el tercer alambre 212 se acopla a un terminal negativo VO2 del controlador 220. El segundo electrodo 204 puede conectarse al tercer electrodo 252 a través de un segundo alambre 210 (p. ej., un alambre de interconexión). En esta configuración, los conjuntos de electrodos primero y segundo 200, 250 reciben un pulso positivo donde los pares de electrodos primero y tercero generan ondas de choque más fuertes que los pares de electrodos segundo y cuarto. En cambio, una fuente de tensión 222 del controlador 220 puede emitir uno o más pulsos donde el primer alambre 208 se acopla a un terminal negativo VO1 del controlador 220 y el tercer alambre 212 se acopla a un terminal positivo VO2 del controlador 220. En esta configuración, los conjuntos de electrodos primero y segundo 200, 250 reciben un pulso negativo donde los pares de electrodos segundo y cuarto generan las ondas de choque más fuertes. Por lo tanto, para distribuir el desgaste entre los electrodos de los conjuntos de electrodos primero y segundo 200, 250 de manera más uniforme, el conmutador de polaridad de tensión 224 del controlador 220 puede hacer que fluya una corriente en una primera dirección para algunos de los pulsos en una serie de pulsos y en una segunda dirección opuesta a la primera dirección para los pulsos restantes en la serie. Como consecuencia, los conjuntos de electrodos 200, 250 pueden formar una mayor cantidad de ondas de choque antes de que uno o más de los electrodos internos más pequeños (202, 204, 252, 254) se agoten, así como ondas de choque más uniformes propagadas en promedio desde los conjuntos de electrodos (200, 250).
La figura 3 es un diagrama de bloques ilustrativo de una variación de un sistema de ondas de choque 300 que comprende un primer conjunto de electrodos 302, un segundo conjunto de electrodos 303, un tercer conjunto de electrodos 304, cuarto conjunto de electrodos 306 y quinto conjunto de electrodos 307. El primer conjunto de electrodos 302 puede comprender un primer electrodo 302a, segundo electrodo 302b y un tercer electrodo 302c con una estructura análoga al primer electrodo 102, segundo electrodo 104 y tercer electrodo 106, respectivamente, como se representa en las figuras 1A y 1B. Como se indica simbólicamente en la figura 3, las áreas superficiales conductoras del primer electrodo 302a y el tercer electrodo 302c pueden ser más pequeñas en relación con las áreas superficiales conductoras del segundo electrodo 302b. En otras variaciones, el electrodo más grande 302b puede comprender electrodos individuales conectados por, por ejemplo, un alambre de interconexión. Los conjuntos de electrodos segundo a quinto 303, 304, 306 y 307 pueden comprender una configuración de electrodos similar a la del primer conjunto de electrodos 302.
Los conjuntos de electrodos primero y segundo 302 y 303 están conectados en serie. Los conjuntos de electrodos cuarto y quinto 306, 307 están conectados en serie. Como se muestra en la figura 3, los conjuntos de electrodos 302, 303, 304, 306 y 307 están conectados de forma conmutable en paralelo a un controlador 310. El controlador 310 puede comprender una fuente de tensión 312 para administrar pulsos a los conjuntos de electrodos 302, 303, 304, 306 y 307. Un multiplexor 316 del controlador 310 puede activar selectivamente los conjuntos de electrodos primero y segundo 302 y 303, el tercer conjunto de electrodos 304 y los conjuntos de electrodos cuarto y quinto 306 y 307. El multiplexor 316 puede configurarse para conectar selectivamente la fuente de tensión 312 a través de las líneas de conjunto de electrodos paralelos individualmente, uno a la vez, o en cualquier combinación. El controlador 310 puede comprender además un conmutador de polaridad de tensión 314 configurado para proporcionar una primera dirección de flujo de corriente correspondiente a una primera posición de conmutador 318 y una segunda dirección de flujo de corriente opuesta a la primera dirección, la segunda dirección correspondiente a una segunda posición de conmutador 320.
Por ejemplo, la fuente de tensión 312 emite un pulso de tensión predeterminado al conmutador de polaridad de tensión 314. En el conmutador 314, se selecciona una dirección de flujo de corriente entre una primera dirección de flujo de corriente y una segunda dirección opuesta a la primera dirección. El multiplexor 316 puede recibir el pulso de energía en la primera dirección o en la segunda dirección, y luego administrar selectivamente una serie de pulsos, teniendo la dirección de flujo de corriente seleccionada por el conmutador de polaridad de tensión 314, a los conjuntos de electrodos 302, 303, 304, 306 y 307 como se ilustra en el cronograma de la figura 4.
La figura 4 es un cronograma ilustrativo de una variación de un sistema de ondas de choque 300 para acoplar selectivamente electrodos a una fuente de alimentación con una dirección de corriente administrada selectivamente. Por ejemplo, el controlador 310 puede activar los diferentes grupos de conjuntos de electrodos secuencialmente (p. ej., uno a la vez) en una primera polaridad de tensión y luego activar los diferentes grupos de conjuntos de electrodos secuencialmente en una segunda polaridad de tensión. Esto reserva toda la alta tensión para cada fuente de ondas de choque para formar por tanto ondas de choque de máxima fuerza para aplicarse a los depósitos de calcio a lo largo de la vasculatura. Invertir la polaridad en el pulso subsiguiente para cada uno de los conjuntos de electrodos 302, 303, 304, 306 y 307 puede distribuir el desgaste de los electrodos y la fuerza de la onda de choque de manera más uniforme dentro de los pares de electrodos de los conjuntos de electrodos, aumentando así la longevidad y la consistencia del dispositivo de ondas de choque. En otros ejemplos, la polaridad de tensión de un conjunto de electrodos puede variar de pulso a pulso, cada dos pulsos, cada tres pulsos, y no está particularmente limitado. Adicionalmente, la polaridad de tensión puede variar aleatoriamente. Por ejemplo, para un grupo de 50 pulsos que se dividen uniformemente entre una primera polaridad de tensión (p. ej., pulso positivo) y una segunda polaridad de tensión (p. ej., pulso negativo), la polaridad de tensión no necesita conmutarse cada pulso. Como ejemplo ilustrativo, 8 pulsos en la primera polaridad de tensión pueden ir seguidos por 5 pulsos en la segunda polaridad de tensión, luego 7 pulsos en la primera polaridad de tensión, 5 pulsos en la segunda polaridad de tensión, 10 pulsos en la primera polaridad de tensión y 15 pulsos en la segunda polaridad de tensión. Por consiguiente, mientras que el número total de pulsos se divide uniformemente entre la primera y la segunda polaridad de tensión, el número de conmutadores en la polaridad no depende necesariamente de la relación de flujo actual.
En algunas variaciones, se puede acoplar un multiplexor a uno o más de los conjuntos de electrodos 302, 303, 304, 306 y 307, como se representa en la figura 3. Por ejemplo, cualquiera de las secuencias de conmutación de polaridad de tensión discutidas en el presente documento puede incorporarse con el multiplexor 316. En algunas variaciones, la selección de la polaridad de tensión puede ser independiente del conjunto de electrodos seleccionado por un multiplexor. La alternancia de polaridad y temporización puede proporcionar los beneficios duales de distribuir el desgaste del pulso positivo sobre múltiples electrodos y aumentar el tiempo de descanso para los conjuntos de electrodos.
La conmutación de polaridad y la multiplexación descritas anteriormente se pueden aplicar a cualquiera de los dispositivos de ondas de choque descritos en el presente documento, incluyendo las variaciones ilustrativas de las figuras 5-7B como se describe en detalle a continuación. En una variación, se describe un dispositivo de ondas de choque que tiene una pluralidad de conjuntos de electrodos. En particular, la figura 5 representa las porciones distales de un dispositivo de ondas de choque que tiene dos conjuntos de electrodos 506, 508. En particular, la figura 5 representa una variación de un dispositivo de ondas de choque 500 que comprende un miembro alargado 502, un primer conjunto de electrodos 506 en una primera ubicación a lo largo de la longitud del miembro alargado 502, un segundo conjunto de electrodos 508 en una segunda ubicación a lo largo de la longitud del miembro alargado 502, y opcionalmente, un recinto 504 configurado para poder llenarse con un fluido conductor para encerrar de forma sellada los conjuntos de electrodos primero y segundo 506, 508. En algunas variaciones, el recinto puede comprender una membrana y/o un globo que pueden estar hechos de un material eléctricamente aislante que puede ser no compatible (p. ej., PET, etc.), semicompatible (p. ej., PBAX, nailon, PEBA, polietileno, etc.), y/o compatible (p. ej., poliuretano, silicona, etc.). El recinto 504 puede encerrar cualquier número de conjuntos de electrodos.
El dispositivo de ondas de choque 500 puede comprender un lumen de fluido (no mostrado) que está en comunicación con una fuente de fluido que introduce un fluido conductor en el recinto 506. Una fuente de tensión (no mostrada) que tiene un primer terminal 510 y un segundo terminal 512 puede acoplarse al dispositivo de ondas de choque 500. Como se ha analizado anteriormente, la polaridad de los terminales 510, 512 puede variar por pulso o en una secuencia predeterminada. Se puede aplicar un pulso de energía a los pares de electrodos 506, 508, generando así una o más ondas de choque que pueden propagarse a través del fluido para incidir en una obstrucción calcificada. Aunque el dispositivo de ondas de choque 500 en la figura 5 se representa con dos pares de electrodos 506, 508, debe entenderse que otras variaciones pueden tener un número diferente de pares de electrodos (p. ej., 3, 4, 5, 6 o más pares de electrodos).
En algunas variaciones, cada uno de los conjuntos de electrodos 506, 508 puede comprender dos electrodos interiores que se colocan circunferencialmente opuestos entre sí, una funda aislante con dos aberturas alineadas sobre los dos electrodos interiores, y un electrodo común exterior con dos aberturas que están alineadas coaxialmente con las dos aberturas de la funda aislante. Las figuras 6A-6C ilustran una variación de un conjunto de electrodos en esta configuración que incluye dos electrodos interiores y un electrodo común exterior. Cada uno de los conjuntos de electrodos 506, 508 puede configurarse para generar un par de ondas de choque dirigidas, donde las ondas de choque resultantes de un pulso de alta tensión al primer electrodo interior se propagan en una dirección que es opuesta a la dirección de las ondas de choque resultantes de un pulso de alta tensión al segundo electrodo interior. En algunas variaciones, los conjuntos de electrodos 506, 508 pueden generar ondas de choque que se propagan hacia afuera desde diferentes ubicaciones alrededor de la circunferencia del miembro alargado 502. Por ejemplo, el conjunto de electrodos 506 puede generar ondas de choque que se propagan desde el lado longitudinal izquierdo y derecho del miembro alargado, mientras que el conjunto de electrodos 508 puede generar ondas de choque que se propagan desde el lado longitudinal superior e inferior del miembro alargado 502.
En otras variaciones, el conjunto de electrodos 506 puede generar un par de ondas de choque que se propagan hacia afuera desde posiciones a 0 grados y 180 grados alrededor de la circunferencia del miembro alargado 502, mientras que el conjunto de electrodos 508 puede generar un par de ondas de choque que se propagan hacia afuera desde posiciones a 60 grados y 240 grados alrededor de la circunferencia del miembro alargado. En otras variaciones más, los conjuntos de electrodos 506, 508 pueden generar cada uno un par de ondas de choque que se propagan hacia afuera en las mismas ubicaciones alrededor de la circunferencia del miembro alargado, pero desde diferentes ubicaciones a lo largo de la longitud del miembro alargado. Opcionalmente, se pueden proporcionar una o más bandas marcadoras radiopacas a lo largo de la longitud del miembro alargado para permitir que un médico identifique la ubicación y/o la orientación del dispositivo de ondas de choque 500 cuando se inserta a través de la vasculatura de un paciente.
Debe apreciarse que los dispositivos de ondas de choque con una pluralidad de conjuntos de electrodos distribuidos a lo largo de la longitud de un catéter pueden ser adecuados para su uso en procedimientos de angioplastia para romper placas calcificadas que pueden estar ubicadas a lo largo de un vaso. Los dispositivos de ondas de choque con una pluralidad de conjuntos de electrodos a lo largo de la longitud de un miembro alargado curvo pueden ser adecuados para su uso en procedimientos de valvuloplastia para romper las placas calcificadas que pueden estar ubicadas alrededor de la circunferencia de una válvula (p. ej., en o alrededor de las valvas de una válvula). Cabe señalar que el diagrama de circuito de la figura 2A y el diseño simplificado de la figura 2B corresponden eléctricamente a la realización de la figura 5, cuando los conjuntos de electrodos 506, 508 incluyen cada uno dos pares de electrodos como se muestra en la figura 6.
Las figuras 6A-6B representan vistas superior e inferior, respectivamente, de una variación de un dispositivo de ondas de choque que tiene un conjunto de electrodos 600 que puede configurarse para generar ondas de choque en direcciones opuestas. La figura 6A es una vista superior del conjunto de electrodos 600 donde se representa el primer electrodo interior 602 y la figura 6B es una vista inferior del conjunto de electrodos 600 donde se representa el segundo electrodo interior 604. Los electrodos interiores primero y segundo comparten un electrodo común 606 y están ubicados circunferencialmente opuestos entre sí (es decir, 180 grados de separación). El primer electrodo 602 se puede conectar a un primer terminal de salida de tensión VO1 de una fuente de tensión de un controlador (no se muestra en las figuras 6A-6B) por un primer alambre 608 y el segundo electrodo 604 se puede conectar a un segundo terminal de salida de tensión V02 de una fuente de tensión del controlador por un segundo alambre 610. El primer electrodo 602 y el electrodo común 606 forman un primer par de electrodos que puede generar una primera onda de choque que se propaga hacia afuera en una primera dirección de onda de choque, y el segundo electrodo 604 y el electrodo común 606 forman un segundo par de electrodos que puede generar una segunda onda de choque que se propaga hacia afuera en una segunda dirección de onda de choque que es opuesta a la primera dirección de onda de choque. Para un pulso positivo proporcionado en una primera dirección de corriente 616, la corriente fluye del primer par de electrodos al segundo par de electrodos. Del mismo modo, para un pulso negativo proporcionado en una segunda dirección de corriente 618 opuesta a la primera dirección de corriente 616, la corriente fluye del segundo par de electrodos al primer par de electrodos.
Se puede proporcionar una diferencia en el área superficial de las regiones conductoras dentro de un par de electrodos para generar ondas de choque más grandes. Por ejemplo, el área superficial de los bordes del primer electrodo 602 y el segundo electrodo 604 puede servir como regiones conductoras, y pueden ser las porciones de los electrodos que es más probable que se desgasten debido a pulsos de alta energía. Un electrodo tal como el electrodo común 606 puede formar dos regiones conductoras para cada uno de los electrodos primero y segundo 602, 604 que tienen diferentes áreas superficiales. En algunas variaciones, un área superficial de una región conductora del primer electrodo 602 y el segundo electrodo 604 puede ser menor en área superficial en relación con el electrodo común 606. Por lo tanto, la longevidad del conjunto de electrodos 600 puede depender de la velocidad de agotamiento de los electrodos más pequeños 602, 604.
A medida que se aplican pulsos de energía a los pares de electrodos para formar ondas de choque, la erosión del material del electrodo de los electrodos interior y exterior puede aumentar la distancia entre los electrodos en el par de electrodos hasta que ya no es probable que se forme un arco de plasma. En este punto, el par de electrodos ha fallado y ha llegado al final de su vida útil. Como se analiza con más detalle a continuación, el grado de erosión y desgaste puede determinarse midiendo uno o más de caída de tensión, ancho de pulsos de tensión, análogos de baja tensión del ancho de pulsos de tensión, y/o cualquier señal que indique (o esté correlacionada con) la duración de un pulso de alta tensión a través de un par de electrodos.
La figura 6C representa una vista en perspectiva del electrodo común exterior 606. Como se muestra allí, la primera abertura 612 puede ubicarse directamente frente a la segunda abertura 614. El electrodo común exterior 606 puede tener la segunda abertura 614 alineada coaxialmente sobre el segundo electrodo interior, y el primer electrodo interior 604 puede estar alineado coaxialmente con la primera abertura 612 del electrodo común exterior 606. Esta configuración puede generar una primera onda de choque que se propaga hacia el exterior en una primera dirección y una segunda onda de choque que se propaga hacia el exterior en una segunda dirección opuesta a la primera dirección.
Volviendo a las figuras 6A y 6B, los alambres 608, 610 pueden estar eléctricamente aislados a lo largo de su longitud (p. ej., por un revestimiento aislante o funda hecha de, por ejemplo, poliimida, PEBA, PET, FEP, PTFE, etc.), excepto en una o más regiones donde el núcleo eléctricamente conductor del alambre está expuesto para hacer contacto con una porción del electrodo interior y/o exterior. Los alambres 608, 610 pueden estar hechos de cualquier material conductor, por ejemplo, cobre libre de oxígeno o cobre o plata.
Las figuras 7A-7B representan vistas superior e inferior de una variación de un dispositivo de ondas de choque que tiene un primer conjunto de electrodos 700 y un segundo conjunto de electrodos 750 que pueden configurarse para generar ondas de choque a lo largo de una longitud del dispositivo de ondas de choque. Los conjuntos de electrodos 700, 750 pueden conectarse en serie entre sí de manera que la activación de un primer conjunto de electrodos 700 también active un segundo conjunto de electrodos 750. En algunas variaciones, puede ser deseable tener múltiples fuentes de ondas de choque sin tantos alambres y usando menos terminales en un controlador. Por ejemplo, la conexión de dos conjuntos de electrodos en serie puede permitir que el dispositivo de ondas de choque genere simultáneamente hasta cuatro ondas de choque diferentes usando solo dos terminales de salida de tensión (p. ej., un canal positivo y un canal negativo). Además, reducir el número de alambres que se extienden a lo largo de la longitud del miembro alargado puede permitir que el miembro alargado se doble y flexione más libremente a medida que avanza a través de la vasculatura de un paciente (p. ej., puede permitir un radio de giro más estrecho).
La figura 7A es una vista superior de los conjuntos de electrodos 700, 750 donde se representan el primer electrodo interior 706 y el cuarto electrodo interior 754. La figura 7B es una vista inferior de los conjuntos de electrodos 700, 750 donde se representan el segundo electrodo interior 704 y el tercer electrodo interior 752. Los electrodos interiores primero y segundo 702, 704 comparten un primer electrodo común 706 y están ubicados circunferencialmente opuestos entre sí (es decir, 180 grados de separación). Los electrodos interiores tercero y cuarto 752, 754 comparten un segundo electrodo común 756 y también están ubicados circunferencialmente opuestos entre sí. Como alternativa, los electrodos interiores y los conjuntos de electrodos pueden estar desplazados entre sí de alguna otra manera como se ha descrito anteriormente.
El primer electrodo 702 y el primer electrodo común 706 forman un primer par de electrodos que puede generar una primera onda de choque que se propaga hacia el exterior en una primera dirección, y el segundo electrodo 704 y el primer electrodo común 706 forman un segundo par de electrodos que puede generar una segunda onda de choque que se propaga hacia el exterior en una segunda dirección. Del mismo modo, el tercer electrodo 752 y el segundo electrodo común 756 forman un tercer par de electrodos que puede generar una tercera onda de choque que se propaga hacia el exterior en una tercera dirección, y el cuarto electrodo 754 y el segundo electrodo común 756 forman un cuarto par de electrodos que puede generar una cuarta onda de choque que se propaga hacia el exterior en una cuarta dirección.
Los conjuntos de electrodos primero y segundo 700, 750 en las figuras 7A-7B pueden conectarse en serie. El primer electrodo 702 puede conectarse a un primer terminal de salida de tensión V01 de una fuente de tensión de un controlador (no mostrado en las figuras 7A-7B) por un primer alambre 708. El segundo electrodo 704 puede conectarse al tercer electrodo 752 a través de un segundo alambre 710 (p. ej., un alambre de interconexión). El cuarto electrodo 754 puede conectarse a un segundo terminal de salida de tensión V02 de la fuente de tensión del controlador por un tercer alambre 712. Por lo tanto, para un pulso positivo proporcionado en una primera dirección de corriente 714, la corriente fluye (en orden ascendente) desde el primer par de electrodos hasta el cuarto par de electrodos. Del mismo modo, para un pulso negativo proporcionado en una segunda dirección de corriente 716 opuesta a la primera dirección de corriente 714, la corriente fluye (en orden descendente) desde el cuarto par de electrodos hasta el primer par de electrodos. Cada uno de los electrodos primero a cuarto 702, 704, 752, 754 puede tener un tamaño más pequeño en relación con el primer y segundo electrodos comunes 706, 756. En algunas variaciones, el tamaño puede referirse al tamaño total del electrodo y/o al área superficial de una región conductora del electrodo. Por lo tanto, la longevidad de los conjuntos de electrodos 700, 750 puede depender de la velocidad de agotamiento de los electrodos más pequeños 702, 704, 752, 754.
Cualquiera de los dispositivos de ondas de choque descritos en el presente documento puede proporcionarse en un sistema de ondas de choque adecuado para su uso en un procedimiento de angioplastia o valvuloplastia. Un sistema de ondas de choque (no mostrado) puede incluir un dispositivo de ondas de choque, catéter, un generador de pulsos de alta tensión (p. ej., fuente de tensión), y/o un recinto configurado para poder llenarse con un fluido conductor. El catéter puede tener un lumen de alambre guía a su través. En algunas variaciones, el generador de pulsos de alta tensión puede ser una fuente de alimentación pulsada de 0,1 kV a 10 kV, por ejemplo, un suministro pulsado de 2 kV a 6 kV.
II. Métodos ilustrativos
En general, aquí se describen métodos ilustrativos, que no forman parte de la invención, para formar ondas de choque. Cualquiera de los dispositivos de ondas de choque descritos en el presente documento puede usarse en un procedimiento de angioplastia y/o valvuloplastia. Los métodos descritos aquí pueden incluir el avance de un alambre guía desde un sitio de entrada en un paciente (p. ej., una arteria en el área de la ingle de la pierna) a una región objetivo de un vaso (p. ej., una región que tiene placas calcificadas que necesitan romperse. Un dispositivo de ondas de choque puede comprender un miembro alargado que se extiende axialmente con un lumen de alambre guía, un par de electrodos que comprende un primer electrodo y un segundo electrodo y/o un conjunto de electrodos dispuesto a lo largo de una longitud del miembro alargado. El par de electrodos y/o el conjunto de electrodos puede ser cualquiera de los electrodos descritos en el presente documento.
En algunas variaciones, un globo puede colapsarse sobre el miembro alargado mientras el dispositivo avanza a través de la vasculatura. En algunas variaciones, la ubicación del dispositivo de ondas de choque puede determinarse mediante obtención de imágenes de rayos X y/o fluoroscopia. Cuando el dispositivo de ondas de choque llega a la región objetivo, el globo se puede llenar con un fluido conductor (p. ej., solución salina y/o solución salina mezclada con un agente de contraste de imagen). Se puede administrar una serie de pulsos al primer par de electrodos y/o conjunto de electrodos para crear ondas de choque que pueden romper la placa calcificada, por ejemplo.
En algunas variaciones, la corriente fluye a través del par de electrodos y/o del conjunto de electrodos en una primera dirección para algunos de los pulsos de la serie y en una segunda dirección que es opuesta a la primera dirección para los pulsos restantes de la serie. En una variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos uno de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 5 % de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 10 % de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 15 % de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 20 % de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 25 % de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 30 % de los pulsos. En otra variación más, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente un tercio de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 40 % de los pulsos. En otra variación, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente el 45 % de los pulsos. En otra variación adicional, se puede proporcionar una primera dirección de flujo de corriente para al menos aproximadamente la mitad de los pulsos.
En otras variaciones más, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:6. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 5:6. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:8. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 3:8. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 5:8. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 7:8. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 2:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 4:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 5:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 7:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 8:9. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:12. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:16. En otra variación, la relación del flujo de corriente de los pulsos en la primera dirección con la segunda dirección puede ser de aproximadamente 1:32. El número de pulsos en cada dirección del flujo de corriente (p. ej., la relación del flujo de corriente de la primera dirección con la segunda dirección) se puede determinar en función de la longevidad deseada del dispositivo de ondas de choque, uniformidad de ondas de choque, energía de ondas de choque, etc.
El número de transiciones de direcciones de flujo de corriente no está particularmente limitado. En algunos casos, la dirección del flujo de corriente se puede conmutar de acuerdo con la relación de pulsos en la primera dirección respecto a la segunda dirección. En otros casos, la dirección del flujo de corriente puede variar aleatoriamente para cada pulso siempre que el número total de pulsos mantenga una relación predeterminada de la dirección del flujo de corriente. Por consiguiente, la dirección del flujo de corriente no necesita conmutarse para cada pulso incluso si el número de pulsos en cada dirección es igual. Alternar en promedio la dirección del flujo de corriente de los pulsos puede duplicar aproximadamente la durabilidad de los electrodos más pequeños y, por tanto, la vida útil del conjunto de electrodos. Incluso cuando los electrodos en un par de electrodos son del mismo tamaño, alternar la dirección del flujo de corriente de modo que cada electrodo reciba aproximadamente el mismo número de pulsos positivos distribuirá el desgaste entre dos electrodos para duplicar aproximadamente la durabilidad del par de electrodos. Adicionalmente, la salida de ondas de choque desde diferentes pares de electrodos puede tener una fuerza más uniforme en promedio, ya que la conmutación de polaridad permite que cada par de electrodos reciba el pulso positivo. Esto permite ondas de choque más predecibles con menos varianza en la fuerza de la onda de choque. El progreso de la ruptura de la placa puede controlarse mediante rayos X y/o fluoroscopia. El dispositivo de ondas de choque puede moverse a lo largo de la longitud vaso si la región calcificada es más larga que la longitud del miembro alargado con los conjuntos de electrodos y/o si la región calcificada está demasiado lejos de los conjuntos de electrodos para recibir la fuerza completa de las ondas de choque generadas. Por ejemplo, el dispositivo de ondas de choque puede desplazarse a lo largo de la longitud de la región de un vaso calcificado para romper secuencialmente la placa.
Las mediciones de tensión y corriente pueden tomarse en la carga (en este caso, el conjunto de electrodos) para determinar la condición del dispositivo de ondas de choque a medida que se administran los pulsos. Como se analiza con más detalle a continuación, las mediciones, incluida la caída de tensión, el ancho de pulsos de tensión y el flujo de corriente pueden usarse para determinar una condición/longevidad del dispositivo de ondas de choque. En algunas variaciones, la conmutación de polaridad de los pulsos puede basarse en la condición de los electrodos en un dispositivo de ondas de choque. Por ejemplo, la dirección del flujo de corriente de los pulsos en una serie puede determinarse usando mediciones correlacionadas con la caída de tensión, tal como el ancho de pulsos de tensión, que puede estar relacionado con la condición de los electrodos. Por ejemplo, se puede medir un primer ancho de pulsos de tensión a través del par de electrodos para una primera dirección del flujo de corriente y se puede medir un segundo ancho de pulsos de tensión a través del par de electrodos para una segunda dirección del flujo de corriente. Una diferencia (si la hay) entre el primer ancho de pulsos de tensión y el segundo ancho de pulsos de tensión puede indicar una diferencia en el desgaste del electrodo. En algunos casos, las diferencias en el grado de erosión de los electrodos entre los electrodos de un par pueden conducir a una vida útil más corta del dispositivo de ondas de choque en general. Al conmutar la dirección del flujo de corriente en función de los anchos de pulsos de tensión medidos para equilibrar el desgaste entre el primer y el segundo electrodo, la vida útil de un dispositivo de ondas de choque puede prolongarse.
En algunas variaciones, la dirección del flujo de corriente para pulsos en una serie (p. ej., la polaridad de cada uno de los pulsos de tensión en una serie) puede seleccionarse de acuerdo con los anchos de pulsos de tensión medidos. Por ejemplo, la dirección del flujo de corriente puede seleccionarse de manera que una diferencia entre el ancho de pulsos de tensión a través del par de electrodos cuando la corriente fluye en una primera dirección y el ancho de pulsos de tensión cuando la corriente fluye en una segunda dirección estén dentro de un umbral predeterminado. En otras variaciones, la dirección del flujo de corriente puede seleccionarse de manera que el ancho de pulsos de tensión a través del par de electrodos cuando la corriente fluye en una primera dirección sea sustancialmente igual al ancho de pulsos de tensión a través del par de electrodos cuando la corriente fluye en una segunda dirección. La relación del flujo de corriente de los pulsos en una primera dirección a una segunda dirección (opuesta) (es decir, relación de polaridad) puede determinarse al menos en parte por el ancho de pulsos de tensión medido. Por ejemplo, si el ancho de pulsos de tensión medido en la primera dirección del flujo de corriente (es decir, primera polaridad) cumple o excede un umbral predeterminado, el controlador puede determinar que el primer electrodo del par de electrodos tiene un mayor grado de erosión que el segundo electrodo del par de electrodos. El controlador puede entonces ajustar la relación de polaridad de modo que la segunda dirección del flujo de corriente (es decir, segunda polaridad) aumenta en relación con la primera dirección del flujo de corriente. Esto puede ayudar a reducir o estabilizar la velocidad de erosión del primer electrodo de modo que el par de electrodos en general sea más duradero (p. ej., mayor vida útil) en comparación con un sistema de ondas de choque donde la polaridad no se conmuta y/o la relación de polaridad no se ajusta.
Los conjuntos de electrodos del dispositivo de ondas de choque pueden conectarse en serie y pueden activarse simultánea y/o secuencialmente, como se ha descrito anteriormente. Por ejemplo, un par de conjuntos de electrodos pueden conectarse en serie y activarse simultánea o secuencialmente.
Una vez que la región calcificada se ha tratado suficientemente, el globo puede inflarse o desinflarse más, y el dispositivo de ondas de choque y el alambre guía pueden retirarse del paciente. El desgaste del dispositivo de ondas de choque puede evaluarse mediante inspección visual por microscopía.
111. Ejemplos
En los siguientes ejemplos, se proporcionan los resultados de las pruebas de electrodos para comparar la administración de energía eléctrica con un grupo de electrodos que reciben usando una polaridad constante (dispositivo estático) para cada pulso y polaridad alterna como se describe anteriormente (dispositivo de conmutación). Se tomaron mediciones de corriente eléctrica, tensión energía e inspección visual en función de los pulsos de un emisor de bobina de cobre de 8 espacios para determinar la erosión, integridad del electrodo y vida útil del electrodo.
Después de pulsar los dispositivos, se realizó una evaluación con microscopía de campo brillante para inspeccionar visualmente el desgaste de los electrodos. Se determinó que los terminales positivos del dispositivo estático tenían más conductor consumido que los terminales negativos. El dispositivo de conmutación tenía un desgaste más uniforme que el dispositivo estático. En las figuras 8 y 9A-9B discutidas a continuación, los dispositivos de ondas de choque se pulsaron a 0,5 Hz o menos con un ancho de pulsos de aproximadamente 6 ps.
La figura 8A es un gráfico ilustrativo de la caída de tensión (kV) en función del número de pulsos. La caída de tensión se define como la diferencia entre la tensión más alta y la más baja antes del flujo de corriente (lo que representa pérdidas de tensión que se correlacionan con el desgaste de los electrodos). Como se muestra en la figura 8A, la caída de tensión aumenta en función del número de pulsos. Sin embargo, el suministro de energía estática tiene una velocidad de caída de tensión mucho mayor en comparación con la administración de energía de conmutación, lo que indica un mayor desgaste de los electrodos. La figura 8A ilustra la velocidad de caída de tensión (pendiente a) que tiene un mejor ajuste lineal (R). A partir de los mejores ajustes lineales, las pérdidas de tensión representadas por la caída de tensión (kV) aumentan a una velocidad 80o mucho más rápida para la energía estática en comparación con la velocidad 802 para la energía de conmutación. Cabe señalar que el dispositivo estático de ondas de choque falla 804 a aproximadamente 40 pulsos antes de que falle el dispositivo de ondas de choque de conmutación a aproximadamente 70 pulsos.
Aunque la caída de tensión se representa en la figura 8A, el ancho de pulsos de tensión se correlaciona fuertemente con la caída de tensión, de modo que las mediciones del ancho de pulsos de tensión pueden usarse para monitorear la vida útil y/o la condición de un dispositivo de ondas de choque de pulso a pulso. Por ejemplo, las figuras 8B y 8C son gráficos ilustrativos que comparan la caída de tensión en función del ancho de pulsos para un conjunto de electrodos de no conmutación y un conjunto de electrodos de conmutación, respectivamente. En la figura 8B, la línea 808 representa el ajuste de alta correlación entre la caída de tensión y el ancho de pulsos para un dispositivo de ondas de choque de no conmutación. De manera similar, la línea 810 ilustra un ajuste de alta correlación entre la caída de tensión y el ancho de pulsos para un dispositivo de ondas de choque de conmutación de polaridad. El ancho de cada pulso (p. ej., tensión, corriente) se define en el presente documento como la primera y la última vez que el pulso alcanza el 20 % del valor máximo de tensión máxima. De modo similar a la caída de tensión (kV), el ancho de pulsos de tensión aumenta en función del número de pulsos y es un indicador de la degradación del electrodo. Dicho de otra forma, la medición del ancho de pulsos de tensión puede usarse como un indicador de la caída de tensión para monitorear la condición (p. ej., degradación) de un par de electrodos. Es decir, cuanto mayor sea el ancho de pulsos de tensión medido, más se ha erosionado o degradado el electrodo con la polaridad positiva. Como alternativa, la medición de una señal interna que indica el inicio y el final de un pulso de alta tensión a través de un par de electrodos puede usarse para monitorear la condición de los electrodos. Por ejemplo, la señal interna puede ser una señal de salida TTL de activación del generador de pulsos de alta tensión.
La figura 9A es un gráfico ilustrativo del número de pulsos en función de la polaridad de tensión. Como se ha analizado anteriormente, la figura 9B es un gráfico ilustrativo de la energía administrada en función del número de pulsos. Dado que se pueden proporcionar más pulsos a un dispositivo de conmutación que a un dispositivo estático, la vida útil del dispositivo de conmutación puede ser aproximadamente el doble que la del dispositivo estático. En la figura 9B, es evidente que el número de pulsos y la cantidad promedia de energía administrada por el dispositivo de conmutación es significativamente mayor que el dispositivo estático debido a la conmutación de polaridad. Por ejemplo, el dispositivo estático proporciona aproximadamente 40 pulsos antes de que falle el dispositivo estático 900, mientras que el dispositivo de conmutación proporciona aproximadamente 70 pulsos antes de que falle el dispositivo de conmutación 902.
Los resultados de la prueba indican que conmutar la dirección del flujo de corriente puede aumentar la vida útil y la energía administrada de un dispositivo de ondas de choque de 8 espacios en comparación con un dispositivo de ondas de choque de 8 espacios de dirección de flujo de corriente constante. La inspección visual también muestra un desgaste sesgado de los electrodos cuando se aplica una sola dirección de flujo de corriente en comparación con el flujo de corriente alterna. Las pruebas experimentales han demostrado que el ancho de pulsos de tensión es directamente proporcional a la caída de tensión de energía antes del flujo de corriente. Por lo tanto, un dispositivo estático tiene más pérdida de tensión en comparación con un dispositivo de conmutación. El ancho de pulsos de tensión puede usarse como una herramienta de metrología para monitorear la vida útil y/o la condición de un dispositivo de ondas de choque de pulso a pulso. Por tanto, conmutar la dirección del flujo de corriente puede mejorar la eficiencia y/o la consistencia de las ondas de choque emitidas por un dispositivo de ondas de choque.
Se entenderá que lo anterior es solo ilustrativo de los principios de la invención, y que diversas modificaciones, alteraciones y combinaciones pueden realizarse por los expertos en la materia sin apartarse del alcance de la invención. Cualquiera de las variaciones de los diversos dispositivos de ondas de choque descritos en el presente documento puede incluir características descritas por cualquier otro dispositivo de ondas de choque o combinación de dispositivos divulgados. Por consiguiente, no se pretende que la invención se limite, excepto por las reivindicaciones adjuntas. Para todas las variaciones descritas anteriormente, las etapas de los métodos no necesitan realizarse secuencialmente.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo de ondas de choque (500) que comprende:
un miembro alargado que se extiende axialmente (502) configurado para avanzar a través de un vaso sanguíneo para tratar una lesión calcificada;
un primer conjunto de electrodos (100) que comprende un primer par de electrodos y un segundo par de electrodos, en donde el primer conjunto de electrodos (100) es transportado por el miembro alargado y colocado dentro de un fluido conductor; y
un controlador (120) acoplado al primer conjunto de electrodos (100), en donde el controlador (120) está configurado para administrar una serie de pulsos de tensión individuales al primer conjunto de electrodos (100) de modo que cada uno de los pulsos de tensión crea una onda de choque en el fluido conductor para tratar la lesión calcificada, en donde el controlador incluye una fuente de tensión (122) que tiene una polaridad constante seguida de un conmutador de polaridad de tensión para conmutar la polaridad de la fuente de tensión (120) y hacer que la corriente fluya a través del conjunto de electrodos (100) en una primera dirección para algunos de los pulsos en la serie y en una segunda dirección opuesta a la primera dirección para los pulsos restantes en la serie y en donde el conmutador de polaridad de tensión solo funciona entre la administración de pulsos de tensión individuales, de modo que cada pulso de tensión administrado al conjunto de electrodos tiene una sola dirección de flujo de corriente en donde un primer electrodo (102, 106) en cada uno de los pares de electrodos primero y segundo se acopla al conmutador de polaridad de tensión y en donde el segundo electrodo (104) en el primer par de electrodos se acopla al segundo electrodo del segundo par de electrodos y en donde el primer electrodo (102, 106) en cada uno de los pares de electrodos primero y segundo tiene un área superficial más pequeña que el área superficial del segundo electrodo asociado (104) en los pares de electrodos primero y segundo.
2. El dispositivo de la reivindicación 1, en donde el conmutador de polaridad de tensión hace que la corriente fluya en la segunda dirección entre el veinticinco por ciento y el cincuenta por ciento de los pulsos en la serie.
3. El dispositivo de la reivindicación 1, en donde un primer alambre (108) conecta el primer electrodo del primer par de electrodos a un primer terminal del conmutador de polaridad de tensión, y un segundo alambre (110) conecta el primer electrodo (106) del segundo par de electrodos a un segundo terminal del conmutador de polaridad de tensión.
4. El dispositivo de la reivindicación 1 que comprende además un segundo conjunto de electrodos acoplado en serie al primer conjunto de electrodos, incluyendo el segundo conjunto de electrodos un tercer par de electrodos y un cuarto par de electrodos.
5. El dispositivo de la reivindicación 1 que comprende además un segundo conjunto de electrodos, en donde el controlador comprende un multiplexor (316) configurado para administrar selectivamente la serie de pulsos al primer conjunto de electrodos y al segundo conjunto de electrodos.
6. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 que comprende además un recinto de fluido (504) que rodea el primer conjunto de electrodos.
7. El dispositivo de la reivindicación 6, en donde el recinto de fluido comprende un globo que rodea una porción del miembro alargado, en donde el globo está configurado para llenarse con el fluido conductor, y en donde el primer conjunto de electrodos está encerrado dentro y separado del globo.
8. El dispositivo de la reivindicación 1, en donde un primer electrodo (252) en el tercer par de electrodos se conecta al primer electrodo (106, 204) del segundo par de electrodos, y un primer electrodo (254) en el cuarto par de electrodos se acopla al conmutador de polaridad de tensión y en donde el segundo electrodo (256) del tercer par de electrodos se acopla al segundo electrodo del cuarto par de electrodos y en donde el primer electrodo (252, 254) en cada uno de los pares de electrodos tercero y cuarto tiene un área superficial menor que un área superficial de los segundos electrodos asociados (256) en los pares de electrodos tercero y cuarto.
9. El dispositivo de la reivindicación 8, en donde un primer alambre (208) conecta el primer electrodo del primer par de electrodos a un primer terminal del conmutador de polaridad de tensión, un segundo alambre (210) conecta el primer electrodo (106, 204) del segundo par de electrodos al primer electrodo (252) del tercer par de electrodos, y un tercer alambre (212) conecta el primer electrodo (254) del cuarto par de electrodos a un segundo terminal del conmutador de polaridad de tensión.
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