PT1990032E - Processo de operação de uma peça de mão ultra-sónica - Google Patents

Processo de operação de uma peça de mão ultra-sónica Download PDF

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Description

DESCRIÇÃO
Processo de operação de uma peça de mão ultra-sónica
Enquadramento do invento
Este invento refere-se a dispositivos ultra-sónicos e, mais particularmente, a dispositivos para controlar uma peça de mão para facoemulsificação oftálmica.
Um dispositivo cirúrgico ultra-sónico típico adequado para procedimentos oftálmicos consiste numa peça de mão accionada por ultra-sons, uma extremidade cortante oca anexa, uma manga de irrigação e uma consola de comando electrónico. 0 conjunto de peça de mão está ligado à consola de comando por meio de um cabo eléctrico e tubagens flexíveis. Através do cabo eléctrico, a consola varia o nível de potência transmitido pela peça de mão à extremidade cortante anexa, e as tubagens flexíveis fornecem fluido de irrigação ao, e retiram fluido de irrigação do olho através do conjunto de peça de mão. A parte operacional da peça de mão é uma barra ou emissor de ressonância oco, localizada centralmente, ligado directamente a um conjunto de cristais piezoeléctricos. Os cristais fornecem a vibração ultra-sónica necessária para comandar, quer o emissor, quer a extremidade cortante anexa durante a facoemulsificação, e são controlados pela consola. 0 conjunto cristal / emissor está suspenso dentro do corpo oco ou invólucro da peça de mão e nos seus pontos nodais através de fixações relativamente inflexíveis. 0 corpo da peça de mão termina numa porção ou cone com diâmetro reduzido na extremidade distai do corpo. 0 cone é roscado exteriormente para receber a manga de irrigação. De forma semelhante, o furo 1 do emissor é roscado interiormente na sua extremidade distai para receber as roscas exteriores da extremidade cortante. A manga de irritação tem também um fundo roscado interiormente que é aparafusado nas roscas exteriores do cone. A extremidade cortante é ajustada de modo que a extremidade se projecte apenas numa dimensão pré-determinada para além da extremidade aberta da manga de irrigação. As extremidades manuais e extremidades cortantes ultra-sónicas estão descritas mais completamente nas Patentes US 3,589,363; 4,223,676; 4,246, 902; 4,493,694; 4,515,583; 4, 589,415; 4,609,368; 4,869,715; 4, 922, 902 .
Quando usada para executar a facoemulsificação, as extremidades da extremidade cortante e manga de irrigação são introduzidas numa primeira incisão com uma largura pré-determinada na córnea, esclerótica, ou outro local no tecido do olho para aceder à câmara anterior do olho. A extremidade cortante é feita vibrar ultra-sonicamente ao longo do seu eixo longitudinal dentro da manga de irritação pelo o emissor de ultra-sons accionado por cristal, emulsionando assim com o contacto do tecido seleccionado in situ. O furo oco da extremidade cortante faz uma interface com o furo no emissor que, por sua vez faz, uma interface com a linha de aspiração entre a peça de mão e a consola. Uma fonte de pressão reduzida ou de vácuo na consola retira o tecido emulsionado do olho através da extremidade aberta da extremidade cortante, do furo da extremidade cortante, do furo do emissor, e da linha de aspiração, e para um dispositivo de recolha. A aspiração do tecido emulsionado é facilitada por uma solução salina de lavagem ou solução irrigante que é injectada no local da cirurgia através da pequena folga anelar entre a superfície interior da manga de irrigação e a superfície exterior da 2 extremidade cortante. A solução irrigante mantém igualmente o equilíbrio fluídico do olho, e ajuda o olho a manter a sua forma. Já houve tentativas anteriores para combinar o movimento longitudinal ultra-sónico da extremidade cortante com o movimento rotativo da extremidade, ver patente US 5,222,959 (Anis); 5,722,945 (Anis, et al) e 4,504,264 (Kelman). Estas tentativas anteriores usaram motores eléctricos para proporcionar a rotação da ponta que exige juntas circulares ou outras juntas que podem falhar, para além da complexidade adicionada e falha possível dos motores.
Também houve tentativas anteriores para gerar movimento, quer longitudinal quer de torção, sem a utilização de motores eléctricos. Por exemplo, na Patente US 6,028,387, 6,077,285 e 6,402,769 (Boukhny), descrevem uma peça de mão tendo dois pares de cristais piezoeléctricos. Um par é polarizado para produzir movimento longitudinal. Outro par é polarizado para produzir movimento de torção. São usados dois sinais de comando separados para comandar os dois pares de cristais. Na prática actual, é difícil fazer-se uma peça de mão que utilize dois pares de cristais que ressoem nas direcções quer longitudinal quer de torção. Uma solução possível está descrita na Patente US 2001/0011176 Al (Boukhny). Esta referência revela uma peça de mão tendo um conjunto único de cristais piezoeléctricos que produz movimento longitudinal, e uma série de fendas diagonais no emissor ou extremidade da peça de mão que produz movimento de torção quando o emissor ou extremidade são accionados à frequência de ressonância dos cristais piezoeléctrico. Mais uma vez, na prática, a frequência de ressonância dos cristais piezoeléctricos ou extremidade e emissor não coincidiram, de modo que o movimento simultaneamente longitudinal e de torção 3 foi difícil de conseguir. É conhecido um dispositivo de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 a partir do documento EP-A-1 625 836.
Assim, continua a existir a necessidade de uma peça de mão ultra-sónica fiável que vibre, quer longitudinalmente, quer no sentido da torção, quer separadamente, quer simultaneamente.
Breve resumo do invento 0 presente invento melhora relativamente aos processos operacionais da peça de mão ultra-sónica da técnica anterior proporcionando uma peça de mão tendo pelo menos um conjunto de elementos piezoeléctricos polarizados para produzir movimento longitudinal quando excitado à frequência de ressonância relevante. Estes cristais piezoeléctricos estão ligados a um emissor de ultra-sons ao qual está ligado uma extremidade cortante. 0 emissor e / ou extremidade cortante contêm uma pluralidade de fendas ou ranhuras. As fendas ou ranhuras produzem um movimento de torção optimizado na extremidade cortante quando os cristais piezoeléctricos são excitados à segunda frequência de ressonância. Quando no modo de torção, o material pode obstruir a extremidade cortante.
Assim, um objectivo do presente invento consiste em proporcionar uma peça de mão ultra-sónica tendo movimento, quer longitudinal, quer de torção.
Um outro objectivo do presente invento consiste em proporcionar uma peça de mão ultra-sónica com um emissor tendo uma série de fendas diagonais para produzir movimento de torção. 4
Outros objectivos, características e vantagens do presente invento serão tornados evidentes com referência aos desenhos e à descrição seguinte dos desenhos e reivindicações.
Breve descrição dos desenhos A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma peça de mão que pode ser usada com um processo que não faz parte do presente invento, com a caixa exterior removida. A figura 2 é uma vista em perspectiva de um emissor ultra-sónico que pode ser usado com o processo do presente invento. A figura 3 é um diagrama de blocos de um circuito de comando que pode ser usado com o presente invento. A figura 4 é uma vista em perspectiva de uma peça de mão e consola de comando que pode ser usada com o presente invento.
Descrição detalhada do invento
Como se pode ver na figura 4, uma consola cirúrgica 320, adequada para utilização com o presente invento, pode ser qualquer consola de comando cirúrgico disponível comercialmente, tal como os sistemas cirúrgicos INFINITI® disponíveis através da Alcon Laboratories, Inc., Fort Worth, Texas. A consola 320 está ligada à peça de mão 10 através da linha de irrigação 322 e linha de aspiração 50, e o fluxo através das linhas 322 e 50 é controlado pelo utilizador através de um interruptor de pé 326. É fornecida energia à peça de mão através de um cabo 400. 5
Como pode ver-se na figura 1, a peça de mão 10 do presente invento compreende geralmente um emissor de ultra-sons 12, feito normalmente numa liga de titânio. O emissor 12 tem uma pluralidade de fendas helicoidais, que serão referidos abaixo. Uma pluralidade (normalmente 1 ou 2 pares) de elementos piezoeléctricos em forma de anel 14 são mantidos por uma porca de compressão 15 contra o emissor 12. O eixo de aspiração 16 prolonga-se ao longo do comprimento da peça de mão 10 através do emissor 12, elementos piezoeléctricos 14, porca 15 e através do tampão 18 na extremidade distai da peça de mão 10. O tubo de aspiração 16 permite que o material seja aspirado através da ponta oca 20, que está ligada ao emissor 12, e através e para fora de peça de mão 10. O tampão 18 fecha hermeticamente a caixa exterior 11 da peça de mão 10, permitindo que a peça de mão 10 vá à autoclave sem afectar negativamente os elementos piezoeléctrico 14. Outras ranhuras 22 para vedantes circulares são proporcionadas no emissor 12.
Como se pode ver na figura 2, o emissor 12 contém uma pluralidade de fendas em espiral 24. De preferência, a largura das fendas 24 situa-se entre os 2% e 65% do diâmetro exterior do emissor 12. Isto, é claro, irá afectar a quantidade de fendas 24 que podem ser feitas no emissor 12 (por exemplo, se as fendas 24 constituírem 65% do diâmetro do emissor 12, então só pode ser aberta uma fenda 24 no emissor 12) . A largura das fendas 24 seleccionadas dependerá da quantidade de movimento de torção desejada. A profundidade de rasgos 24 no emissor 12 está compreendida, de preferência, entre 4% e 45% do diâmetro exterior do emissor 12. Os rasgos 24 podem ter um fundo liso ou quadrado, mas têm, de preferência, um fundo curvo ou arredondado que é mais fácil de fabricar. O comprimento das fendas 24 está compreendido, de preferência, entre 8% e 75% do 6 comprimento do diâmetro maior do emissor 12. 0 passo das fendas 24 está compreendido, de preferência, entre 125% e 500% do maior diâmetro do emissor 12. Como exemplo, os inventores descobriram que uma configuração adequada de fendas 24 no emissor 12 com um diâmetro exterior de 1,20 cm é um total de 8 rasgos 24, tendo uma largura de 0,10 cm, uma profundidade de 0,36 cm (com um fundo totalmente arredondado), um comprimento de 1,78 cm e um passo de 3,43 cm proporciona um movimento de torção adequado do emissor 12 sem comprometer o movimento longitudinal do emissor 12.
Como pode ver-se na figura 1, a localização dos pontos nodais longitudinal e de torção (os pontos com velocidade 0 do modo respectivo) é importante para o funcionamento adequado da peça de mão 10. O nodo de torção 26 está localizado, de preferência, no nodo longitudinal proximal, de preferência de modo que o nodo de torção 26 e o nodo longitudinal 28 sejam coincidentes, por exemplo ambos estejam localizados no tampão 18. A peça de mão 10 contém igualmente um nodo longitudinal distai 30 localizado na porção de diâmetro reduzido 32 do emissor 12.
Como pode ver-se na figura 3, o circuito de comando 34 que pode ser usado com a peça de mão 10 do presente invento é, de preferência, semelhante ao descrito na Patente US 5,431,664, por o circuito de comando 34 detectar a admitância da peça de mão 10 e controlar a frequência da peça de mão 10 para manter uma admitância constante. No entanto, o circuito de comando 34 monitoriza, quer o modo de torção, quer o modo longitudinal, e controla estes modos na peça de mão 10 usando duas frequências de comando diferentes. De preferência, o sinal de comando de torção é de aproximadamente 32 kHz e o sinal de comando longitudinal é de 44 kHz, mas estas frequências mudarão em 7 função dos elementos piezoeléctricos 14 usados e da dimensão e forma do emissor 12 e fendas 24. Embora ambos os sinais de comando longitudinal ou de torção possam ser fornecidos de uma forma continua, o sinal de accionamento longitudinal e o sinal de comando de torção são, de preferência, alternados, para que o sinal de comando seja proporcionado com um impulso desejado a uma frequência, e então mudado para outra frequência para um impulso semelhante, sem sobreposição das duas frequências, mas sem folga ou pausa no sinal de comando. Em alternativa, o sinal de comando pode ser actuado de uma forma semelhante tal como está descrito, mas podem ser introduzidas pequenas pausas ou folgas no sinal de comando. Para além disso, a amplitude do sinal de comando pode ser modulada e definida independentemente para cada frequência. A pausa ou folga entre sinais de comando pode servir vários objectivos. Um objectivo é o de permitir que o movimento ultra-sónico dos elementos piezoeléctricos 14 e emissor 12 se atenue ou pare, de modo que os fragmentos de lente possam mais uma vez ser aspirados para a ponta 20 e a oclusão restabelecida, aumentando desta forma a força de fixação no fragmento da lente. O restabelecimento da oclusão aumentará a eficiência de corte do impulso de ultra-sons seguinte, seja longitudinal ou de torção. Outro objectivo da pausa ou folga entre sinais de comando consiste em permitir que o movimento ultra-sónico dos elementos piezoeléctricos 14 e emissor 12 se atenue ou pare antes que o outro modo (seja longitudinal ou de torção) seja excitado. Esta atenuação entre sinais de comando irá reduzir a quantidade de potenciais interacções não lineares no sistema que podem gerar calor indesejável e levar à degradação prematura dos elementos piezoeléctricos 14, ou à falha técnica de todo o conjunto. 8
Em alternativa, pode haver uma ligeira sobreposição nos sinais de comando longitudinal e de torção. A sobreposição pode proporcionar intervalos de tempo relativamente curtos quando a acção adicionada dos deslocamentos, quer de torção, quer longitudinal, resultam em velocidades particularmente grandes de emulsificação da lente, e mesmo assim a sobreposição seja suficientemente pequena para prevenir a degradação prematura dos elementos piezoeléctricos 14 ou a falha prematura de todo o conjunto, como resultado de excessiva tensão.
Outra alternativa ainda à sobreposição completa dos sinais de comando longitudinal e de torção, resultando assim na aplicação de níveis de tensão elevados ao material de lente quando os dois sinais se sobrepõem, e mesmo assim deixando uma pausa entre os dois para que a oclusão se restabeleça e o vácuo se forme, mudando assim a eficiência da aplicação do impulso seguinte.
Outra alternativa ainda é a de aplicar um sinal longitudinal continuo com um sinal de torção pulsado, ou vice-versa, um sinal de torção continuo com um sinal longitudinal pulsado. A aplicação contínua de ultra-som de torção não provoca repulsão porque o movimento da extremidade 20 está orientado perpendicularmente à direcção de engate da ponta 20 com a lente, e as aplicações pulsadas do ultra-som longitudinal são suficientemente pequenas para prevenir o sobreaquecimento ou danos mecânicos aos elementos piezoeléctricos 14.
Para além disso, como foi referido acima, ambos os sinais de comando longitudinal e de torção podem ser aplicados continuamente e simultaneamente, sendo as amplitudes de ambos os sinais seleccionadas de forma que o sobreaquecimento e a tensão mecânica excessiva no sistema seja reduzida. Se se pretender usar um tal esquema de comando, é preferível ter dois 9 conjuntos de elementos piezoeléctricos 14, sendo o sinal de torção aplicado a um conjunto, enquanto o sinal longitudinal é aplicado ao outro.
Finalmente o movimento longitudinal da extremidade ajuda a limpar o material que é aspirado para a extremidade de uma forma semelhante à bombagem peristáltica. 0 movimento de torção da extremidade não produz este movimento peristáltico. Como resultado, a extremidade 20 pode tender a obstruir quando se usa movimento puramente de torção. A obstrução da ponta é evidenciada por uma subida no vácuo de aspiração na linha de aspiração 50, este vácuo sendo criado pela bomba 70. Assim, quando o sensor de pressão 60 detecta um aumento no vácuo de aspiração na linha de aspiração 15, o sensor 60 fornece esta informação ao circuito de comando 34. Quando o vácuo detectado excede um valor limite pré-determinado, o modo longitudinal pode ser permitido brevemente, ou a sua intensidade ou duração podem ser aumentadas para ajudar a limpar qualquer obstrução. Os que têm experiência na técnica irão reconhecer que podem ser implementadas alterações na duração e / ou sincronização do impulso longitudinal de acordo com o que for necessário para limpar adequadamente qualquer obstrução da extremidade. Para além disso, determinados níveis maiores de potência de torção podem facilitar mais a obstrução do que os níveis de potência inferiores. Assim, o movimento longitudinal pode ser accionado automaticamente e a níveis de potência variáveis, quando o nível de potência de torção atinge um nível de potência pré-seleccionado. Os que têm experiência na arte reconhecerão também que a frase "nível de potência" inclui o ciclo de funcionamento a amplitude (curso) e de impulso.
Embora determinadas formas de realização do presente invento tenham sido descritas acima, estas descrições são 10 proporcionadas com o objectivo de ilustração e explicação. Podem ser adoptadas variações, mudanças, modificações e afastamentos dos sistemas e processos revelados acima sem que se afastem do âmbito das reivindicações.
Lisboa, 25 de Maio de 2010. 11

Claims (5)

  1. REIVINDICAÇÕES 1. Sistema de peça de mao ultra-sónica, compreendendo: uma peça de mão ultra-sónica (10) tendo um invólucro de peça de mão (11), uma pluralidade de elementos piezoeléctricos (14) ligados a um emissor de ultra-sons (12), os elementos piezoeléctricos e o emissor estando contidos num invólucro, uma linha de aspiração (50) e meios de comando (24) para aplicar um sinal de comando tendo uma primeira frequência e uma segunda frequência para comandar os elementos piezoeléctricos, os elementos piezoeléctricos (14) sendo sensíveis à aplicação do sinal de comando de forma que a aplicação do sinal de comando tendo a primeira frequência aos elementos piezoeléctricos produz um movimento de torção no emissor e a aplicação do sinal de comando tendo a segunda frequência produz um movimento longitudinal no emissor, caracterizado por o sistema compreender ainda um sensor (60) para detectar o vácuo na linha de aspiração e proporcionar o vácuo detectado aos meios de comando (34), no qual os meios de comando estão configurados para aplicar o sinal de comando tendo a segunda frequência quando o vácuo detectado na linha de aspiração excede um valor limite pré determinado. 1
  2. 2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, no qual os meios de comando são ainda configurados para fornecer um sinal de comando de modo que a primeira frequência e a segunda frequência não se sobreponham.
  3. 3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, no qual os meios de comando são ainda configurados para fornecer um sinal de comando de forma que a primeira frequência e a segunda frequência se sobreponham.
  4. 4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, no qual os meios de comando são ainda configurados para fornecer um sinal de comando tendo a primeira frequência aplicada em continuo e a segunda frequência aplicada por impulsos em resposta ao vácuo detectado na linha de aspiração
  5. 5. Sistema de acordo com a reivindicação 4, no qual os meios de comando são ainda configurados para fornecer um sinal de comando tendo a primeira frequência ou a segunda frequência com uma duração e/ou uma sincronização de impulsos variáveis. Lisboa, 25 de Maio de 2010. 2
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