Un conjunto de transductor para un instrumento de cirugía ultrasónico,

que comprende: un excitador delantero (14, 22) que tiene un árbol alargado (16, 24) que se extiende en una dirección y un espárrago roscado (30, 32) que se extiende en una dirección opuesta; un elemento transductor electromecánico (12, 20) dispuesto alrededor de dicho espárrago roscado (30, 32); un excitador trasero (34, 36) dispuesto alrededor de dicho espárrago roscado (30, 32) a un lado de dicho elemento transductor electromecánico (12, 20) enfrentado a dicho excitador delantero (14, 22), estando sujeto dicho elemento transductor electromecánico (12, 20) entre dicho excitador delantero (14, 22) y dicho excitador trasero (34, 36); y una masa inercial o amortiguadora (54, 56) conectada a dicho espárrago roscado (30, 32) en un punto espaciado de dicho excitador trasero (34, 36), caracterizado porque dicha masa inercial o amortiguadora (54, 56) está conectada fijamente o rígidamente con dicho espárrago roscado (30, 32) mediante filetes o mediante soldadura de modo que dicho espárrago roscado (30, 32) y dicha masa inercial o amortiguadora (54, 56) son efectivamente un objeto único o unitario para eliminar en consecuencia vibraciones y un fallo prematuro del transductor

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere a un transductor médico-quirúrgico de alto rendimiento con una forma ergonómicamente mejorada. Más particularmente, esta invención se refiere a un dispositivo que transformará señales eléctricas en vibraciones mecánicas para permitir la ablación de tumores y otros 5 tejidos corporales indeseados, al tiempo que permite una línea de observación visual del visor operativo por parte del cirujano.

Durante los últimos 30 años, se han inventado varias herramientas ultrasónicas que se pueden usar para extirpar o cortar tejido en cirugía. Tales dispositivos los dan a conocer Wuchinich y col., en la patente de Estados Unidos n.º 4.223.676, e Idemoto y col., en la patente de Estados Unidos n.º 10 5.188.102.

En la práctica, estos dispositivos quirúrgicos incluyen una sonda hueca de punta roma que vibra a frecuencias entre 20 kHz y 100 kHz, con amplitudes de hasta 300 μm o más. Tales dispositivos extirpan tejido bien produciendo burbujas de cavitación que implosionan y rompen células, compresión de tejidos y tensiones de relajación (denominado en ocasiones el efecto martillo perforador), bien mediante otras 15 fuerzas tales como microflujo de burbujas en la matriz de tejido. El efecto es que el tejido pasa a licuarse y separarse. Entonces éste viene a emulsionar con la solución de irrigación. La emulsión resultante es entonces aspirada del sitio. La escisión masiva de tejido es posible aplicando la energía alrededor y debajo de tumores indeseados para separarlos de la estructura circundante. El cirujano puede extraer entonces el tejido usando herramientas corrientes tales como pinzas. 20

La sonda o tubo se excita mediante un transductor ya sea de tipo piezoeléctrico o magnetoestrictivo, que transforma una señal eléctrica alterna dentro de las frecuencias indicadas en una vibración longitudinal o transversal. Cuando se une la sonda al transductor, ambos pasan a ser un único elemento con resonancias en serie y en paralelo. El proyectista tratará de adecuar las características mecánicas y eléctricas de estos elementos para proporcionar la frecuencia de funcionamiento 25 conveniente. Casi siempre, los elementos tendrán un eje longitudinal que es recto, según se muestra en la Fig. 1. Esto se hace por sencillez y consideraciones económicas. En casi todas las aplicaciones, ya sean médicas o industriales, semejante forma de realización es práctica y útil.

Sin embargo, en aplicaciones tales como cirugía cerebral abierta, semejante forma de realización es poco práctica, puesto que el médico usa un microscopio mientras opera, para ampliar la vista de las 30 delicadas estructuras del cerebro. En este punto, la longitud de la combinación transductor/bocina puede ser desventajosa, puesto que el extremo proximal del transductor entrará en contacto con el cabezal del microscopio y dificultará la capacidad del cirujano para manipular la herramienta a efectos de máxima eficacia.

Con igual relevancia, el diámetro mayor del alojamiento del transductor entorpece el campo de 35 visión del cirujano del sitio de trabajo.

En el pasado, diversos inventores han tratado de resolver el problema acodando o incurvando el elemento de transductor o de sonda para proporcionar una pieza de mano angulosa. Con este procedimiento, el cirujano o cirujana maneja el extremo distal de la combinación con normalidad, en tanto que el transductor se extiende a lo largo de su mano, lejos del cabezal del microscopio, incrementando en 40 consecuencia la capacidad para visualizar el campo de trabajo. La Fig. 2 muestra un conjunto de transductor y sonda ultrasónicos con un acodamiento o una incurvación en el excitador delantero del conjunto de transductor.

Diversos factores han limitado el provecho de un transductor o sonda incurvado. Uno es el hecho de que la incurvación introduce una fuerza vectorial que se manifiesta por sí misma como un movimiento 45 ondulatorio transversal o de flexión. Este movimiento reduce la eficacia de la acción de la punta e incrementa la pérdida de energía en el propio transductor. Como resultado, la temperatura del transductor aumenta, haciendo que la superficie se vuelva demasiado caliente al tacto. Igualmente, las vibraciones transversales conducen a esfuerzos en los elementos vibratorios que, a amplitudes más elevadas, provocan la fatiga del metal y la fractura de la sonda. El vector transversal aumenta en proporción directa 50 al ángulo de curvatura. Por estos problemas de diseño, el proyectista limitará el ángulo de plegado a la vez que reducirá la amplitud máxima de la punta a la que se permitirá que vibre el dispositivo. A modo de ejemplo, un dispositivo obtenible en el comercio aporta una amplitud máxima para una combinación recta de transductor y sonda de 355 μm, al tiempo que ofrece un transductor con un ángulo de 10° para los mismos efectos a sólo 183 μm, o casi el 50 % menos. Ambos remedios reducen la eficacia del 55 procedimiento de trabajo en el sentido de que la extirpación y la extracción de los tumores más duros, más densos, requieren amplitudes más elevadas y más potencia. Asimismo, el pequeño ángulo de plegado sigue dejando que, en la práctica, el extremo proximal del transductor entre en contacto con los microscopios.

El diámetro del cuerpo del transductor también es un factor en la ergonomía del dispositivo. La unidad es tanto más pesada y difícil de manipular cuanto mayores son sus dimensiones.

Al ser encuestados, la mayoría de los cirujanos demandaban un dispositivo que tenga el tamaño de un bolígrafo de escribir grande. Puesto que la potencia eléctrica requerida para extirpar tejido y vencer las pérdidas electromecánicas en la pieza de mano es de hasta 70 vatios, es problemático realizar una 5 pieza de mano más fina, que no se calienta durante el uso, debido al hecho de que la masa de cristal en una pieza de mano piezoeléctrica es reducida. La densidad de potencia se elevará entonces, incrementando la pérdida de potencia y la generación de calor residual. Existen problemas similares para dispositivos magnetoestrictivos, aunque generalmente estos pueden ser más finos para una salida de vataje dada. Sin embargo, puesto que los dispositivos magnetoestrictivos no pueden acomodar fácilmente 10 un orificio central de aspiración (uno que es concéntrico con el eje longitudinal), puede sobrevenir un bloqueo de tejido al aspirar tejido. Esto es una desventaja fundamental.

Otros factores, que son deseables en una forma de realización práctica, serían una vía de paso de fluido sin juntas dentro de la envoltura del transductor para impedir una fuga de líquido en el interior del transductor, que provocaría el fallo de los componentes eléctricos. Asimismo, la envoltura de la unidad 15 debería estar aislada de las vibraciones de sonda y transductor propiamente dichos. Si la envoltura vibrara en consonancia con el transductor, el cirujano o cirujana sentiría las vibraciones en su mano. Esto conduce a una menor realimentación táctil durante la operación, fatiga y, de hecho, podría conducir a daños de la mano con una exposición prolongada.

La patente de Estados Unidos n.º 5.371.429 da a conocer un dispositivo transductor 20 electromecánico según la primera parte de la reivindicación 1, que incluye medios para desacoplar acústicamente entre sí la cubierta y el miembro de transmisión de ondas.

La patente de Estados Unidos n.º 6.051.010 da a conocer un sistema para unir entre sí componentes de transmisión de ultrasonidos sin usar un dispositivo separado de limitación del par.

La patente de Estados Unidos n.º 5.397.293 da a conocer un dispositivo ultrasónico provisto de 25 una funda y amortiguación de movimiento transversal.

La patente de Estados Unidos n.º 4.741.731 da a conocer un transductor ultrasónico ventilado para una pieza de mano quirúrgica.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención está definida en la reivindicación 1 y tiene como propósito proporcionar un 30 instrumento de cirugía ultrasónico mejorado que puede ser usado conjuntamente con microscopios.

El instrumento de cirugía ultrasónico mejorado tiene un transductor piezoeléctrico que posee un ángulo eficaz de curvatura mayor de 10 y un flujo central concéntrico sin juntas de paso para fluido interno, que pueden tener fugas y producir el fallo. En esta herramienta para instrumento de cirugía ultrasónico mejorado, las vibraciones quedan aisladas de la envoltura del transductor. 35

La...

1. Un conjunto de transductor para un instrumento de cirugía ultrasónico, que comprende:

un excitador delantero (14, 22) que tiene un árbol alargado (16, 24) que se extiende en una dirección y un espárrago roscado (30, 32) que se extiende en una dirección opuesta;

un elemento transductor electromecánico (12, 20) dispuesto alrededor de dicho espárrago 5 roscado (30, 32);

un excitador trasero (34, 36) dispuesto alrededor de dicho espárrago roscado (30, 32) a un lado de dicho elemento transductor electromecánico (12, 20) enfrentado a dicho excitador delantero (14, 22), estando sujeto dicho elemento transductor electromecánico (12, 20) entre dicho excitador delantero (14, 22) y dicho excitador trasero (34, 36); y 10

una masa inercial o amortiguadora (54, 56) conectada a dicho espárrago roscado (30, 32) en un punto espaciado de dicho excitador trasero (34, 36), caracterizado porque dicha masa inercial o amortiguadora (54, 56) está conectada fijamente o rígidamente con dicho espárrago roscado (30, 32) mediante filetes o mediante soldadura de modo que dicho espárrago roscado (30, 32) y dicha masa inercial o amortiguadora (54, 56) son efectivamente un objeto único o unitario para eliminar en 15 consecuencia vibraciones y un fallo prematuro del transductor.

2. El conjunto de transductor según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha masa inercial o amortiguadora (54, 56) es un tapón terminal de una envoltura del transductor.

3. El conjunto de transductor según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha cubierta incluye un miembro de envoltura sustancialmente rígido (70, 73, 82) enclavado a dicho tapón terminal en 20 un ajuste de encaje a presión elástica.

4. El conjunto de transductor según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho espárrago roscado (30, 32) está provisto de un elemento terminal con rosca exterior (46, 48), estando provista dicha masa inercial o amortiguadora de un avellanado con rosca interior, insertándose dicho elemento terminal roscado en dicho avellanado en un ajuste con apriete. 25

5. El conjunto de transductor según la reivindicación 4, caracterizado porque se aplica un par de torsión a dicha masa inercial o amortiguadora sobre dicho elemento terminal roscado (46, 48) hasta que casen un extremo de la misma y un extremo de dicho avellanado.

6. El conjunto de transductor según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho espárrago roscado (30, 32) sobresale una distancia comprendida entre 6,4 y 8,3 cm (2,50 y 3,25 pulgadas) de una 30 cara delantera (42, 44) de dicho elemento transductor electromecánico.

7. El conjunto de transductor según la reivindicación 6, caracterizado porque dicho espárrago roscado (30, 32) sobresale una distancia comprendida entre 6,9 y 7,8 cm (2,7 y 3,0 pulgadas) de dicha cara delantera (42, 44) de dicho elemento transductor electromecánico.

8. El conjunto de transductor según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho espárrago 35 roscado (30, 32) tiene una pared de un espesor suficientemente pequeño para permitir a dicho espárrago roscado (30, 32) obrar como un elemento flexible para amortiguar vibraciones de dicho elemento transductor electromecánico (12, 20).

9. El conjunto de transductor según la reivindicación 8, caracterizado porque dicho espárrago roscado tiene un espesor de pared entre aproximadamente 0,03 y 0,64 cm (0,010 y 0,25 pulgadas). 40

10. El conjunto de transductor según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho árbol alargado (16, 24) de dicho excitador delantero (22) está curvado a nivel de una región de incurvación para formar una primera porción coaxial a dicho espárrago roscado y una segunda porción con un ángulo respecto a dicho espárrago roscado, siendo dicha primera porción y dicha segunda porción sustancialmente rígidas entre sí, comprendiendo además: 45

un primer miembro de envoltura sustancialmente rígido (70, 82) dispuesto alrededor de dicho elemento transductor electromecánico y dicha primera porción de dicho árbol alargado;

un segundo miembro de envoltura sustancialmente rígido (86) dispuesto alrededor de dicha segunda porción de dicho árbol alargado; y

un miembro de acoplamiento flexible (88) dispuesto alrededor de dicho árbol alargado a nivel de 50 dicha región de incurvación, conectándose dicho miembro de acoplamiento flexible por un lado con dicho primer miembro de envoltura sustancialmente rígido y por un lado opuesto con dicho segundo miembro de envoltura sustancialmente rígido.

11. El conjunto de transductor según la reivindicación 10, caracterizado porque entre dicho segundo miembro de envoltura sustancialmente rígido y dicha segunda porción de dicho árbol está dispuesto un anillo estriado (96).

12. El conjunto de transductor según la reivindicación 11, caracterizado porque dicha segunda porción (26) de dicho árbol alargado está dotada de una masa de amplificación engrosada (26), estando 5 dispuesto dicho anillo estriado en engarce con dicha masa de amplificación.

13. El conjunto de transductor según la reivindicación 10, caracterizado porque dicho primer miembro de envoltura sustancialmente rígido (70, 82) está provisto de una púa o elemento de acceso (92) y un respiradero (94).

14. El conjunto de transductor según la reivindicación 13, caracterizado porque dicho respiradero 10 (94) está espaciado en una dirección proximal de dicha púa o elemento de acceso (92) y está ubicado en un mismo lado de dicho primer miembro de envoltura sustancialmente rígido (70, 82) que dicha púa o elemento de acceso.