ITBO20090328A1 - Manipolo chirurgico ad ultrasuoni con doppio raffreddamento - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

In odontoiatria è noto l'utilizzo di manipoli (micromotore, turbina, siringa, ablatore del tartaro, ecc.) per l'esecuzione di determinati interventi operatori nel cavo orale del paziente: essi sono alloggiati sulla tavoletta del cosiddetto "riunito odontoiatrico". Detti manipoli vengono normalmente alimentati, oltre che da corrente elettrica ed aria compressa, da un liquido contenuto in un serbatoio presente all'interno del riunito odontoiatrico al fine di raffreddare i tessuti sui quali si opera. È noto, inoltre, il processo di riscaldamento di detti fluidi ad una temperatura prossima a quella corporea allo scopo di minimizzare reazioni di fastidio o dolore da parte del paziente.

È altresì noto che i manipoli ad ultrasuoni per uso odontoiatrico si distinguono in tradizionali manipoli per l'asportazione del tartaro e in manipoli chirurgici. A parte l'ovvia differenza nell'inserto operativo, il manipolo chirurgico presenta caratteristiche di alimentazione diversa dal detartaratore, ad esempio nella modulazione di potenza (la modulazione crea un effetto percussione che favorisce la frattura dell'osso). Tipicamente, un manipolo per detartrasi non presenta alcuna modulazione di potenza, mentre un manipolo chirurgico presenta una modulazione con tempi dagli 8 ai 64 millisecondi. Inoltre, la potenza assorbita dal manipolo chirurgico può arrivare a 20-25 watt e anche oltre, mentre nel caso dell'ablatore per detartrasi si aggira intorno a 12-14 watt. Va anche tenuto presente che un manipolo di tipo chirurgico deve necessariamente essere alimentato con un liquido sterile.

L'aspetto tecnico più rilevante per quest'ultimo tipo di manipoli consiste nell'equilibrio fra potenza necessaria ad operare su tessuti duri e indispensabile raffreddamento sia del manipolo stesso sia del sito operatorio. La limitazione al raffreddamento rappresenta ad oggi la difficoltà maggiore alla realizzazione di manipoli con potenze ancora più elevate.

Durante un trattamento di osteotomia con un manipolo a ultrasuoni chirurgico, il tessuto a contatto con la parte operativa del manipolo si surriscalda e deve essere raffreddato, in quanto temperature troppo alte possono portare alla degenerazione del tessuto stesso. La degenerazione termica diventa un ulteriore insulto al tessuto che va ad aggiungersi alla lesione da taglio. Al fine di accelerare la guarigione dei tessuti si rende necessario abbassarne la temperatura nella zona del taglio.

Per raggiungere questo scopo è opportuno utilizzare per il raffreddamento non liquidi a temperatura corporea (circa 37°C) , né liquidi a temperatura ambiente (circa 20°C), ma liquidi vicini alla temperatura di congelamento (1-2°C) oppure soluzione fisiologica che, in quanto contenente cloruro di sodio, può essere portata a temperature inferiori a 0°C senza congelare .

Scopo della presente invenzione è fornire un manipolo a ultrasuoni in grado di effettuare il taglio dei tessuti duri/molli e contemporaneamente di raffreddare efficacemente la parte anatomica durante il trattamento, utilizzando un liquido di raffreddamento a temperatura opportuna.

A questo scopo, una prima possibilità è quella prevista dalla domanda di brevetto IT B02006A000129 Castellini, che illustra un riunito dentale in grado di alimentare tutti i manipoli presenti in tavoletta medico con liquido refrigerato. Sono previste due forme di realizzazione dell'invenzione: in una prima forma realizzativa il liquido a temperatura ambiente viene inserito all'interno del riunito che possiede un dispositivo in grado di raffreddarlo attivamente portandolo ad una temperatura opportuna. In una seconda forma realizzativa il riunito viene alimentato con liquido già alla temperatura desiderata posto in un serbatoio termicamente isolato in grado di mantenere a lungo la bassa temperatura iniziale del liquido stesso .

Tuttavia, il forte rischio di degenerazione dei tessuti sottoposti a taglio fa ritenere che la quantità di liquido refrigerante fornita in questo modo non sia sempre sufficiente ad evitare il rialzo di temperatura. È pertanto necessario disporre di una maggiore quantità di liquido refrigerante.

Inoltre, diversamente da quanto avviene negli altri manipoli da taglio (turbina e micromotore), il fluido utilizzato per il raffreddamento nei manipoli ad ultrasuoni ha un duplice scopo: da un lato raffreddare la parte anatomica e la punta a contatto con essa, e dall'altro raffreddare le ceramiche piezoelettriche che si surriscaldano durante l'uso. Il fluido che esce dal manipolo a ultrasuoni, anche se fornito freddo, subisce un riscaldamento dovuto al suo passaggio all'interno del trasduttore piezoelettrico e arriva già riscaldato sulla parte anatomica da raffreddare.

Per superare questa limitazione la presente invenzione si propone di fornire un manipolo dotato di doppia alimentazione di fluido refrigerante: in primo luogo la consueta alimentazione propria di tutti i manipoli ad ultrasuoni che, come detto, passa all'interno del manipolo e subisce un riscaldamento dovuto al contatto con le ceramiche piezoelettriche; in secondo luogo una alimentazione addizionale, che non viene a contatto con le ceramiche piezoelettriche in quanto il suo condotto di adduzione è esterno al manipolo. Essa può, quindi, fornire un liquido che conserva una temperatura sensibilmente vicina a quella iniziale, ad esempio intorno a 0°C.

Descrizione dei disegni

Figura 1 Prior art

Figura 2 Nuovo manìpolo, prima forma realizzativa

Figura 3 Nuovo manipolo, prima forma realizzativa, nel caso di sola alimentazione interna

Figura 4 Nuovo manipolo, seconda forma realizzativa

Stato dell'arte

Nella Figura 1 è presentato un manipolo ad ultrasuoni chirurgico indicato nel suo complesso con 1, comprendente un trasduttore piezoelettrico 5, contenente un numero variabile di ceramiche piezoelettriche 7, a sua volta supportato elasticamente in modo noto su un corpo 6; alle ceramiche 7 viene applicato, attraverso i conduttori 3, 4, un campo elettrico che induce vibrazioni trasmesse poi meccanicamente ad un inserto operativo 8. Il raffreddamento viene ottenuto facendo defluire un fluido proveniente dal riunito odontoiatrico attraverso un condotto 2 che attraversa il trasduttore piezoelettrico 5 fino all'utensile operativo 8, il quale presenta un ugello 9 di uscita verso il campo operatorio. Durante il funzionamento il trasduttore 5 si scalda in conseguenza della vibrazione delle ceramiche 7 e pertanto il fluido stesso viene riscaldato. In conseguenza di ciò il fluido che raggiunge il campo operatorio si trova ad una temperatura superiore rispetto a quella ambientale.

Appartiene allo stato dell'arte anche il manipolo detartaratore descritto in EP706348, in cui, in una particolare configurazione, l'operatore può scegliere una alimentazione idrica proveniente dal riunito odontoiatrico tramite il cordone (alimentazione non sterile), oppure, modificando l'elemento attivo del manipolo tramite un elemento di connessione 73, una alimentazione a fluido sterile proveniente da un serbatoio esterno al riunito. È da notare che per risolvere il problema tecnico, cioè cambiare rapidamente da alimentazione idrica sterile a non sterile e viceversa, viene modificata la parte attiva del manipolo, e questo costringe l'operatore a scegliere uno dei due sistemi (interno o esterno) di alimentazione idrica. L'invenzione non prevede la contemporanea irrigazione con liquidi provenienti da un condotto interno al manipolo e da un tubo esterno al manipolo .

Descrizione dell'invenzione

Nel manipolo secondo l'invenzione è presente un condotto addizionale che, senza attraversare il trasduttore piezoelettrico, convoglia un liquido a temperatura nei dintorni di 0°C da un serbatoio dedicato, interno o esterno ad un riunito odontoiatrico, sulla parte anatomica durante il taglio in aggiunta alla consueta refrigerazione tutta interna al manipolo.

Nella Figura 2 è mostrata una prima forma di realizzazione dell'invenzione in cui si prevede di utilizzare un unico serbatoio di approvvigionamento del fluido di irrigazione (non mostrato) , inserito nel riunito odontoiatrico oppure in una apparecchiatura stand-alone, e una duplice via di irrigazione sul sito operatorio, da cui viene prelevato sia il liquido che esce dall'ugello 9 sia il liquido che esce dall'ugello 13. Il primo canale di irrigazione rimane la via 2 di raffreddamento usuale già descritta che passa attraverso il trasduttore piezoelettrico 5 e l'inserto operativo 8. Questa via è ineliminabile in quanto occorre provvedere al raffreddamento delle ceramiche piezoelettriche 7, pena il possibile deterioramento delle stesse, oltre al disagio dell'operatore che si troverebbe in mano un manipolo che raggiunge una temperatura spiacevole al tatto. A monte dell'attraversamento delle ceramiche 7 è possibile derivare dal condotto 10 interno al cordone 18 e confluente nel condotto 2 un secondo condotto fuoriuscente dal raccordo 19 di alimentazione nel punto 11 e fatto confluire sull'estremità distale del manipolo stesso, indirizzato sull'estremità dell'inserto operativo 8 in contatto con il campo operatorio. Il liquido che affluisce tramite questa seconda via non subisce il riscaldamento in quanto non attraversa il trasduttore piezoelettrico 5 in vibrazione .

L'estremità distale del manipolo 1 è conformata in modo da presentare una ghiera 12 di forma esterna sostanzialmente tronco-conica che può ruotare sulla porzione 15 del corpo 6 solidale all'inserto 8. In detta ghiera 12 è alloggiato l'ugello 13 fisso che può ruotare solidalmente a detta ghiera 12 e sul quale può essere innestato il detto condotto esterno 14. Poiché l'inserto 8 viene abitualmente reso solidale al trasduttore 5 attraverso un collegamento a vite, non è possibile stabilire a priori l'orientamento angolare fra detto inserto 8 e la ghiera 12 recante l'ugello 13 del detto condotto esterno 14. Per tale ragione è stata resa orientabile angolarmente la ghiera 12 rispetto all'inserto 8: l'operatore può, ruotando la ghiera 12, orientare l'ugello 13 di uscita in modo che il getto di fluido sia indirizzato sul campo operatorio. A questo scopo il condotto 14 sarà vantaggiosamente realizzato con un materiale flessibile, ad esempio gomma.

Il detto condotto esterno 14, che porta la seconda via di raffreddamento esterna, può essere eliminato, qualora l'operatore non lo ritenga necessario, staccando il tubo 14 dall'emergenza 11 del condotto e otturando l'emergenza 11 con un elemento elastico 17 di chiusura, come mostrato in Figura 3. In questo caso, l'emergenza 11 può essere successivamente fatta rientrare verso l'interno e alloggiata in uno scasso 16 praticato sul corpo del manipolo 1, come mostrato nella Figura 3.

In una seconda forma realizzativa, mostrata nella Figura 4, è possibile prevedere una doppia sorgente di fluido di raffreddamento; la prima, interna al riunito o all'apparecchiatura stand-alone, contiene il fluido che attraverso il condotto 2 proveniente dal condotto 10 porta il fluido ad attraversare il trasduttore piezoelettrico 5 e a defluire attraverso l'inserto operativo 8 tramite l'ugello 9. La seconda sorgente è un serbatoio (non mostrato) esterno al riunito, o all'apparecchiatura stand-alone, che può essere costituito da una sacca di fluido sterile appesa ad uno stativo collegato alla tavoletta del riunito. Da essa, o per semplice caduta, o attraverso una pompa peristaltica o di altro tipo, anch'essa esterna al riunito o all'apparecchiatura stand-alone, viene prelevato il fluido che attraverso un condotto 20, del tutto esterno al manipolo 1 e al suo cordone di alimentazione 18, arriva all'ugello 13 in prossimità dell'estremità operativa del manipolo 1.

Questa seconda forma realizzativa consente flessibilità di soluzioni per la refrigerazione del fluido medesimo.

Come nel caso del brevetto IT B02006A000129, sono possibili due forme di realizzazione: in una prima e più semplice realizzazione il fluido può essere refrigerato alla temperatura desiderata fino al momento dell'utilizzo e a sua volta inserito eventualmente in un alloggiamento con pareti termicamente isolate così da mantenere a lungo la sua temperatura .

In una seconda e più complessa forma realizzativa è possibile prevedere l'inserimento lungo il condotto esterno di un elemento refrigerante, ad esempio una cella di Peltier, tale da compensare l'innalzamento della temperatura determinato dalle condizioni ambientali.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI Manipolo chirurgico ad ultrasuoni comprendente un condotto di alimentazione (10) per il raffreddamento delle ceramiche piezoelettriche (7) e del sito di taglio, e sboccante in un ugello (9) appartenente all'inserto (8), caratterizzato dal fatto di presentare un condotto aggiuntivo (14, 20) di alimentazione esterno al manipolo (1), non passante attraverso le ceramiche piezoelettriche (7), che sbocca in un ugello (13) aggiuntivo orientato verso il sito di taglio .
2. 2 . Manipolo chirurgico ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 1, comprendente una ghiera (12) che ruota sul corpo del manipolo (6) in modo da orientare l'ugello (13) verso il sito in cui avviene il taglio.
3. 3. Manipolo chirurgico ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 1, in cui il condotto aggiuntivo (14) è alimentato con un liquido avente una temperatura inferiore a quella ambientale, prelevato dal medesimo serbatoio da cui viene prelevato il liquido che scorre nel condotto (2).
4. 4. Manipolo chirurgico ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 3, in cui il serbatoio di alimentazione è riempito con un liquido refrigerato, e il serbatoio stesso è isolato termicamente dall'esterno. Manipolo chirurgico ad ultrasoni secondo la rivendicazione 3, in cui il serbatoio di alimentazione è in grado di refrigerare attivamente il liquido posto al proprio interno . 6. Manipolo chirurgico secondo la rivendicazione 1, in cui il condotto aggiuntivo (14) può essere rimosso e l'emergenza (11) viene otturata con un elemento di chiusura (17). 7. Manipolo chirurgico secondo la rivendicazione 6, in cui l'emergenza (11), quando otturata con l'elemento di chiusura (17), viene fatta rientrare in uno scasso (16) presente sul manipolo (1). 8. Manipolo chirurgico ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 1, in cui l'ugello aggiuntivo (13) è alimentato da un serbatoio diverso da quello che alimenta il condotto (2), e il tubo (20) è distinto dal cordone di alimentazione (18) che alimenta il manipolo con acqua ed energia elettrica. 9. Manipolo chirurgico ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 6, in cui il serbatoio aggiuntivo è alimentato con un liquido refrigerato e il serbatoio stesso è isolato termicamente dall'esterno. 10. Manipolo chirurgico ad ultrasuoni secondo la rivendicazione 6, in cui il serbatoio aggiuntivo è in grado di refrigerare attivamente il liquido posto al proprio interno. (10) for cooling piezoelectric ceramic elements (7) an treatment site, ending in a nozzle (9) belonging to tip (8), characterized in that it comprises a further supply duct (14, 20) external to thè handpiece (1), not passing through piezoelectric ceramic elements (7), ending in further nozzle (13) oriented towards treatment site. Ultrasonic surgical handpiece according to claim 1, comprising a nut (12) rotating on handpiece body (6) s that nozzle (13) can be oriented towards thè treatment site. Ultrasonic surgical handpiece according to claim 1, wherei further duct (14) is supplied with a liquid having temperature lower than room temperature, taken from th V same tank from which thè liquid flowing in duct (2) i taken. Ultrasonic surgical handpiece according to claim 3, wherei thè supply tank is filled with a refrigerated liquid, an thè tank itself is thermally insulated from th environment . Ultrasonic surgical handpiece according to claim 3, wherei thè supply tank can actively refrigerate thè liquid contained within. 6. Ultrasonic surgical handpiece according to claim 1, wherein further duct (14) can be removed and emergence (11) can be blocked with a closing element (17). 7. Ultrasonic surgical handpiece according to claim 6, wherein emergence (11), when blocked with closing element (17), is folded in a recess (16) on handpiece (1). ltrasonic surgical handpiece according to claim 1, wherein urther nozzle (13) is fed from a tank different from thè ank feeding duct (2), and line (20) is distinct from cord 18) feeding thè handpiece with water and electric power. ltrasonic surgical handpiece according to claim 6, wherein hè further tank is<'>supplied with a refrigerated liquid and hè tank itself is thermally insulated from thè nvironment. ltrasonic surgical handpiece according to claim 6, wherein hè further tank can actively refrigerate thè liquid ontained within.