Aparato de clasificación de tejido que comprende: una fuente de radiación microondas (1) dispuesta para producir como salida radiación microondas que tiene una frecuencia estable única;

una sonda (5) adaptada para la inserción en tejido biológico para poner en contacto y emitir la radiación microondas a una región (6) de tejido en el extremo distal (5a) de la misma; y un detector de radiación reflejada (100) conectado entre la fuente (1) y la sonda (5) para recibir una señal reflejada (210) que comprende radiación microondas reflejada de nuevo de la región (6) de tejido por la sonda (5) y una señal de referencia (255), en el que el detector (100) está dispuesto para detectar la magnitud y la fase tanto de la señal reflejada como de la señal de referencia, y el aparato incluye un clasificador de tejido (150) dispuesto para clasificar el tejido en el extremo distal (5a) de la sonda (5) en un tipo de tejido o un estado de tejido basándose en una impedancia compleja calculada a partir de la magnitud y la fase de las señales reflejadas y de referencia detectadas por el detector (100)

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un aparato que usa radiación microondas para detectar y clasificar tejido en uno o más tipos o estados y/o realizar la ablación del tejido. También se refiere a un dispositivo y procedimiento de accionamiento para accionar un sintonizador para uso en un aparato tal. En esta memoria descriptiva microondas significa el intervalo de frecuencia de 5 GHz a 60 GHz, ambos incluidos. Preferentemente se usan 14-15 GHz, pero la presente invención no se limita a este intervalo más estrecho.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La solicitud internacional WO2004047659 (PCT/GB2003/005166) presentada el 27 de noviembre de 2003 desveló un aparato de ablación de tejidos que tiene un circuito de sintonización para adaptar la impedancia del aparato a la del tejido en el que se realiza la ablación para realizar una eficiente transferencia de energía en el tejido y minimizar el calentamiento del aparato. Una versión del aparato se muestra en la Fig. 1.

Como se muestra en la Fig. 1, el aparato tiene una fuente estable de radiación 1 microondas conectada a una sonda 5 de ablación para dirigir la radiación microondas al tejido mediante un sintonizador 50 de triple adaptador que tiene una impedancia ajustable. El aparato consiguió la adaptación de impedancias variando la impedancia del sintonizador 50 de triple adaptador basándose en la fase detectada y la magnitud de una señal reflejada de nuevo por la sonda 5 de ablación y dirigida hacia una disposición 220, 240, 270 de detección por acoplador 200 direccional. Fue necesario detectar tanto la magnitud como la fase de la señal reflejada, de manera que podría hacerse un ajuste exacto de la impedancia. Esto se logró mezclando la señal reflejada con una señal de un oscilador 270 local en un mezclador 220, de manera que la fase y la magnitud pudieran proporcionarse en el detector 240 por detección heterodina. Entonces, el procesador 101 controló el accionador 1130 para hacer el ajuste apropiado a la impedancia del sintonizador 50, de manera que se logró la adaptación de impedancias. La fase y la magnitud de una señal dirigida hacia adelante (desde la fuente hacia la sonda) también podría medirse por un sistema 230, 260, 280 de detección y tenerse en cuenta en la determinación del ajuste de impedancias.

El documento PCT/GB2003/005166 enseñó que era deseable enganchar la fase de la fuente de radiación microondas 1 (en la Fig. 1), por ejemplo, usando la configuración de bucle de retroalimentación mostrada en la Fig. 3; en la que la fuente es un VCO cuya frecuencia se reduce por un divisor de frecuencias y se compara en un comparador de fases con una señal de oscilador local estable (por ejemplo, cristal); el comparador de fases produce como salida una señal mediante una disposición 1010 de amplificador y filtro para controlar el VCO por lo que su frecuencia se mantiene estable. Como alternativa sería posible combinar una fuente 1030 de banda ancha con un filtro 1140 de banda estrecha como se muestra en la Fig. 4. El fin de las configuraciones mostradas en la Fig. 3 y la Fig. 4 es proporcionar una fuente estable de radiación microondas, de manera que variaciones en la frecuencia de la fuente no perturben la detección de señales.

En resumen, el documento PCT/GB2003/005166 enseñó a detectar una señal reflejada de la sonda y usar información en esa señal para ajustar la impedancia de un elemento de sintonización en el circuito. Ajustando la impedancia para adaptarla a la del tejido en el que se realiza la ablación podría lograrse la eficiencia energética del aparato.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Sin embargo, los inventores se han dado cuenta de que la radiación reflejada podría usarse no sólo para efectuar la adaptación de impedancias de la sonda y el tejido, sino también para detectar características del tejido en el extremo de la sonda. Por ejemplo, analizando la radiación reflejada sería posible determinar el tipo de tejido. También debería ser posible distinguir entre diferentes tipos o estados del tejido, por ejemplo, distinguir entre tejido canceroso y tejido sano. Esto debería permitir que un operador del aparato supiera cuándo la sonda alcanza tejido canceroso en el que necesita realizar la ablación, evitándose la ablación accidental de tejido sano, y también puede informar al operador cuándo se ha realizado completamente la ablación del tejido canceroso, de manera que pueda detenerse la operación de ablación. La invención también podría aplicarse fuera del contexto de un sistema de ablación, por ejemplo, como un sistema de medición o clasificación de tejido independiente. Los inventores se han dado cuenta de que las mediciones de magnitud absoluta solas no son suficientes para este fin; necesita tenerse en cuenta tanto los componentes reales como imaginarios de una impedancia compleja.

El documento US 5807257 desvela un aparato de detección de tumores en el que el tejido se ilumina con ondas milimétricas electromagnéticas y las señales dispersadas se recogen y se analizan para determinar anomalías producidas por diferentes características dieléctricas dentro del tejido. El documento US 5227730 desvela una sonda insertable de clasificación de tejido .

La presente invención proporciona un aparato de clasificación de tejido que comprende:

una fuente de radiación microondas dispuesta para producir como salida radiación microondas que tiene una frecuencia estable única;

una sonda adaptada para la inserción en tejido biológico para poner en contacto y emitir la radiación microondas a una región de tejido en un extremo distal de la misma; y

un detector de radiación reflejada conectado entre la fuente y la sonda para recibir una señal reflejada que comprende radiación microondas reflejada de nuevo de la región de tejido por la sonda y una señal de referencia,

en el que el detector está dispuesto para detectar la magnitud y la fase tanto de la señal reflejada como de la señal de referencia, y el aparato incluye

un clasificador de tejido dispuesto para clasificar el tejido en el extremo distal de la sonda en un tipo de tejido o en un estado de tejido basándose en una impedancia compleja calculada a partir de la magnitud y la fase de las señales reflejadas y de referencia detectadas por el detector.

El aparato según la invención es adecuado para hacer mediciones in vivo de tejido en un cuerpo humano o animal. La sonda se diseña para la inserción en tejido. Mediante la configuración anterior el aparato puede determinar qué tipo de tejido (por ejemplo, hueso, grasa, músculo, tumor) está en el extremo del extremo distal de la sonda. El extremo distal de la sonda puede tener un conductor central que está conductiva o capacitivamente cargado.

La señal de referencia puede derivarse de la fuente de radiación microondas (por ejemplo, una parte de la señal dirigida hacia adelante se desvió hacia el detector por un acoplador direccional). Alternativamente, la señal de referencia puede derivarse de una fuente separada (por ejemplo, un oscilador local independiente). Puede usarse un conmutador para multiplexar las señales reflejadas y de referencia con el detector. Además, puede haber varias señales de referencia posibles (por ejemplo, tomadas de diferentes localizaciones en el recorrido de la señal entre la fuente y la sonda) y un conmutador multiplexando entre ellos. El detector puede comprender un comparador de fases, un analizador de redes de vectores, un procesador para analizar las señales de entrada y/o una configuración de detección heterodina que usa osciladores locales y mezcladores.

Preferentemente, la clasificación de tejido se lleva a cabo basándose en la impedancia compleja (que tiene tanto componentes reales como imaginarios) calculada a partir de la magnitud y la fase de las señales reflejadas y de referencia y un primer conjunto de datos referentes a valores conocidos o teóricos para la impedancia compleja de uno o más tipos de tejido. Estos valores, o los datos a partir de los cuales puede calcularse la impedancia compleja teórica de tipos de tejido, pueden encontrarse en textos tales como Physical Properties of Tissue: A Comprehensive Reference Book de Francis A Duck, Academic Press London, 1990, ISBN 0-12-222800-6; el capítulo 6 de este libro proporciona información específica sobre las propiedades eléctricas de tejidos, que incluyen conductividad y permitividad relativa.

Estos textos dan valores teóricos...

1. Aparato de clasificación de tejido que comprende:

una fuente de radiación microondas (1) dispuesta para producir como salida radiación microondas que tiene una frecuencia estable única;

una sonda (5) adaptada para la inserción en tejido biológico para poner en contacto y emitir la radiación microondas a una región (6) de tejido en el extremo distal (5a) de la misma; y

un detector de radiación reflejada (100) conectado entre la fuente (1) y la sonda (5) para recibir una señal reflejada (210) que comprende radiación microondas reflejada de nuevo de la región (6) de tejido por la sonda

(5) y una señal de referencia (255),

en el que el detector (100) está dispuesto para detectar la magnitud y la fase tanto de la señal reflejada como de la señal de referencia, y el aparato incluye

un clasificador de tejido (150) dispuesto para clasificar el tejido en el extremo distal (5a) de la sonda (5) en un tipo de tejido o un estado de tejido basándose en una impedancia compleja calculada a partir de la magnitud y la fase de las señales reflejadas y de referencia detectadas por el detector (100).

2. Aparato de clasificación de tejido según la reivindicación 1, en el que la señal de referencia (255) se deriva de la fuente de radiación microondas (1).

3. Aparato de clasificación de tejido según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la fuente de radiación microondas (1) es de enganche de fase para una frecuencia única.

4. Aparato de clasificación de tejido según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el clasificador de tejido (150) está dispuesto para comparar la impedancia compleja calculada con un primer conjunto de datos referentes a valores conocidos o teóricos para la impedancia compleja de uno o más tipos de tejido.

5. Aparato de clasificación de tejido según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el clasificador de tejido (150) está dispuesto para clasificar tejido comparando la impedancia compleja calculada con valores en una tabla que asigna valores predeterminados o intervalos de valores a diferentes tipos de tejido.

6. Aparato de clasificación de tejido según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende además un mezclador (620) que tiene una primera y segunda entradas y una salida, estando la primera entrada acoplada a un recorrido para transportar la señal reflejada o la señal de referencia al mezclador (620), estando la segunda entrada acoplada a un recorrido para transportar una señal de mezcla (630) al mezclador (620) y estando la salida acoplada al detector (100).

7. Aparato de clasificación de tejido según la reivindicación 6, en el que la señal de mezcla (630) se deriva de la fuente de radiación microondas (1).

8. Aparato de clasificación de tejido según la reivindicación 6 ó 7, en el que el recorrido para emitir la señal de mezcla (630) al mezclador (620) comprende un bucle de enganche de fase para controlar la frecuencia de la señal de mezcla (630) basándose en la frecuencia de la salida de radiación microondas por la fuente de radiación microondas (1).

9. Aparato de clasificación de tejido según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que tiene un cable (4) que acopla la sonda (5) a la fuente de radiación microondas (1) y el detector (100), teniendo el cable (4) una estabilidad de la fase de +/-5 grados a la frecuencia de la salida de radiación microondas por la fuente de radiación microondas (1).

10. Aparato de clasificación de tejido según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende además un ajustador de impedancia (200) que tiene una impedancia compleja ajustable, estando el ajustador de impedancia (200) localizado entre la fuente de radiación microondas (1) y la sonda (5).

11. Aparato de clasificación de tejido según la reivindicación 10, en el que el aparato puede manipularse a un nivel de potencia que puede realizar la ablación de tejido.

12. Aparato de clasificación de tejido según la reivindicación 11 que tiene un modo de ablación de tejido para realizar la ablación del tejido en el extremo distal (5a) de la sonda (5) y un modo de caracterización de tejido

para clasificar el tejido en el extremo distal (5a) de la sonda (5), siendo la amplitud de la radiación microondas suministrada por la sonda (5) mayor en el modo de ablación que en el modo de caracterización de tejido.

13. Aparato de clasificación de tejido según la reivindicación 12 que comprende además:

(i) un amplificador variable (43) conectado entre la sonda (5) y el detector (100) para amplificar la señal reflejada o la señal de referencia antes de que alcance el detector (100) cuando el aparato está en el modo de caracterización de tejido; y/o (ii) un atenuador variable (42) conectado entre la sonda (5) y el detector (100) para atenuar la señal reflejada o la señal de referencia antes de que alcance el detector (100) cuando el aparato está en el modo de ablación de tejido.

14. Aparato de clasificación de tejido según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que la fuente de radiación microondas (1) está dispuesta para dirigir una primera frecuencia de radiación microondas hacia la sonda (5) cuando el aparato está en el modo de ablación de tejido y una segunda frecuencia de radiación microondas, diferente de la primera frecuencia, para la sonda (5) cuando el aparato está en el modo de caracterización de tejido.