Antena quirúrgica.

Instrumento quirúrgico (100) que tiene:

una guía de ondas para transportar energía de microondas que tiene una frecuencia entre GHz y 100 GHz;

y

un elemento de corte conectado a la guía de ondas para recibir energía de microondas desde ésta y para emitir un campo de radiación de microondas, caracterizado por el hecho de que:

la guía de ondas comprende una cavidad de guía de ondas (140); y

el elemento de corte comprende una pieza de material dieléctrico (110) conectada para cargar la cavidad de guía de ondas (140), en el que la pieza de material dieléctrico (110) incluye:

un borde afilado que forma una cuchilla para cortar tejido biológico;

una antena radiante para emitir el campo de radiación de microondas en el borde afilado; y

una zona de conexión (120, 130) para transportar energía de microondas de la cavidad de guía de ondas (140) a la antena radiante, incluyendo la zona de conexión (120, 130) un transformador de impedancia dispuesto para proporcionar substancialmente un acoplamiento de campo máximo de la guía de ondas al elemento de corte.

Antena quirurgica.

Campo técnico

La presente invención se refiere a antenas quirúrgicas que están adaptadas para suministrar energía de manera controlable a un tejido biológico.

Antecedentes de la invención Una excesiva pérdida de sangre cuando se realiza una operación quirúrgica en órganos altamente vascularizados en el cuerpo humano o animal es un problema particular cuando se utilizan herramientas quirúrgicas convencionales, tales como una cuchilla de bisturí.

El hígado es el órgano interno más grande del cuerpo y es un órgano glandular lobulado contenido en el abdomen. El papel principal del hígado se encuentra en el procesamiento de productos de la digestión en sustancias útiles para el cuerpo. También neutraliza sustancias nocivas en la sangre, segrega bilis para la digestión de grasas, sintetiza las proteínas plasmáticas, y almacena glucógeno y algunos minerales y vitaminas. Cuando el hígado enferma o se vuelve canceroso puede ser necesario extraer secciones del hígado o eliminar las células cancerosas in situ con el fin de curar al paciente. Uno de los riesgos o inconvenientes asociados a la cirugía hepática convencional es la gran cantidad de sangre que se pierde durante la operación. Por ejemplo, se ha informado que la pérdida de sangre promedio durante la larga y compleja operación para extraer tumores en el hígado es entre 946 ml y 9460 ml (2 y 20 pintas) .

La medida en que el hígado puede sangrar al ser seccionarlo puede dar lugar a morbilidad y mortalidad, así como a que se presenten problemas de visibilidad para el cirujano a medida que intenta realizar una incisión de manera controlada en el órgano.

El cáncer de hígado o carcinoma hepático es una causa importante de muerte en el mundo. Sólo en los Estados Unidos, más de 18.000 personas son diagnosticadas con nuevos tumores primarios de hígado cada año. La extirpación quirúrgica del tumor canceroso y una zona de tejido circundante actualmente es el tratamiento preferido y la resección hepática generalmente se considera que es el único tratamiento potencialmente curativo para tumores hepáticos primarios y metastásicos.

Un dispositivo conocido que intenta abordar los problemas anteriores consiste en cuatro antenas de aguja dispuestas en una formación de manera que las cuatro antenas se insertan en el tejido hepático y se conectan a un generador de frecuencia de RF (que tiene una gama de frecuencias entre 480 y 700 kHz) de manera que el tejido que rodea las agujas se calienta para sellar los vasos sanguíneos. Esto proporciona un borde seco que posteriormente es seccionado para extirpar el tumor o la sección o segmento enfermo.

EP 0 150 253 describe un bisturí de microondas en el que una cuchilla de bisturí montada en un conductor coaxial rígido forma tanto un filo de corte como un circuito radiador de microondas, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

EP 0 919 196 describe un aparato para el tratamiento de tejido para insertarse a través de un endoscopio en el cual una sonda interior puede moverse respecto a una sonda exterior para seccionar a través de un tejido dispuesto entre las mismas. La sonda interior puede emitir radiación de microondas durante el corte.

Descripción de la invención Expresado de manera general, la invención dispone una antena quirúrgica que está asociada a una cuchilla de corte, donde la antena está dispuesta para suministrar energía de microondas de manera controlable a una zona en la que la cuchilla corta a través del tejido. La energía de microondas puede coagular la sangre para sellar de manera efectiva el flujo de sangre en la zona. Además, la antena puede utilizarse también para tratar grandes tumores cancerosos en el hígado o en cualquier otro órgano altamente vascularizado calentando instantáneamente las células cancerosas a una temperatura que causa la necrosis de las células, pero evita la carbonización del tejido y minimiza el daño producido a tejido sano alrededor del tumor.

De este modo, la invención puede proporcionar un dispositivo que simultáneamente puede coagular (o sellar) y cortar eficientemente tejido, pudiendo de este modo reducir o minimizar el flujo de sangre o prevenir una pérdida excesiva de sangre. Esta operación se diferencia de los dispositivos convencionales, en los que el proceso de corte para extraer la sección enferma de la sección sana se realiza después del proceso de ablación.

Esta invención es de particular interés para cirugía de órganos sólidos sobre órganos o estructuras de tejidos altamente vascularizados. La invención también puede utilizarse para tratar tumores cancerosos en los que se requiere realizar la ablación de tumores sólidos que están presentes en órganos grandes, en el interior del cuerpo humano, por ejemplo, el hígado o los pulmones. La presente invención aprovecha las ventajas del uso de radiación de microondas de alta frecuencia para localizar la zona de ablación y crear una densidad de energía lo suficientemente elevada en dicha zona localizada calentar instantáneamente el tejido para provocar una ablación o cauterización térmica eficaz. Estas características pueden proporcionar una ventaja en aplicaciones tanto de resección y ablación del tumor.

Por consiguiente, un primer aspecto de la invención dispone un instrumento quirúrgico que tiene: una guía de ondas para transportar energía de microondas que tiene una frecuencia entre 5 GHz y 100 GHz; y un elemento de corte conectado a la guía de ondas para recibir energía de microondas desde ésta y para emitir un campo de radiación de microondas, en el que la guía de ondas comprende una cavidad de guía de ondas; y el elemento de corte comprende una pieza de material dieléctrico conectado para cargar la cavidad de guía de ondas, en el que la pieza de material dieléctrico incluye: un borde afilado que forma una cuchilla para cortar tejido biológico; una antena radiante para emitir el campo de radiación de microondas en el borde afilado; una zona de conexión para transportar energía de microondas de la cavidad de guía de ondas a la antena radiante. El campo puede emitirse mientras se realizar el corte simultáneamente, proporcionando de este modo una radiación de sellado (cauterización) instantáneamente. Preferiblemente, la antena está dispuesta para emitir el campo a lo largo del borde del instrumento de corte. La antena incluye preferiblemente una estructura de alimentación para la conexión a una fuente de radiación de microondas, y una parte de radiación dispuesta para emitir el campo de radiación. Preferiblemente, la parte de radiación está adaptada de manera que el elemento de corte recibe sustancialmente una conexión de campo máxima desde la estructura de alimentación. El elemento de corte puede tener una superficie metalizada, excepto en la parte de conexión proximal y la parte de radiación distal.

La antena puede incluir una pluralidad de elementos radiantes, por ejemplo, una pluralidad de elementos de corte unidos unos junto a los otros para aumentar la longitud de una cuchilla de corte del instrumento. Alternativamente, puede fabricarse una pluralidad de antenas de parche en un solo elemento de corte cerca del borde. La estructura de alimentación incluye, preferiblemente, un divisor de potencia dispuesto para dividir energía de una sola fuente de radiación de microondas de manera uniforme entre cada uno de la pluralidad de elementos radiantes.

La estructura de antena de la invención puede estar adaptada para utilizarse en resección hepática, donde se requiere eliminar secciones del hígado sin provocar una pérdida de sangre excesiva. Dichas secciones (o sectores) del hígado pueden ser cancerosas o pueden estar enfermas o dañadas, debido, por ejemplo, un consumo excesivo de alcohol. Preferiblemente, la frecuencia de radiación se selecciona para proporcionar un campo sustancialmente uniforme en la zona de corte, y, más preferiblemente, para proporcionar una profundidad de penetración de la radiación donde el daño al tejido sano sea limitado. La profundidad de penetración se define aquí como el punto (o distancia) en el cual la energía se reduce un 37% del valor en la punta distal de la antena. Esto es de particular importancia para el tratamiento del hígado, donde es importante preservar el hígado tanto como sea posible para permitir que el órgano se regenere con éxito.

Preferiblemente, la antena se incorpora en la cuchilla de corte para formar una estructura de cuchilla radiante. Por lo tanto, el borde afilado de la cuchilla radiante puede realizar la acción de corte, mientras que la energía de microondas puede realizar la función de coagular o sellar estructuras de tejido altamente perfundidas a medida que... [Seguir leyendo]

1. Instrumento quirúrgico (100) que tiene:

una guía de ondas para transportar energía de microondas que tiene una frecuencia entre 5 GHz y 100 GHz; y un elemento de corte conectado a la guía de ondas para recibir energía de microondas desde ésta y para emitir un campo de radiación de microondas, caracterizado por el hecho de que:

la guía de ondas comprende una cavidad de guía de ondas (140) ; y el elemento de corte comprende una pieza de material dieléctrico (110) conectada para cargar la cavidad de guía de ondas (140) , en el que la pieza de material dieléctrico (110) incluye:

un borde afilado que forma una cuchilla para cortar tejido biológico; una antena radiante para emitir el campo de radiación de microondas en el borde afilado; y una zona de conexión (120, 130) para transportar energía de microondas de la cavidad de guía de ondas (140) a la antena radiante, incluyendo la zona de conexión (120, 130) un transformador de impedancia dispuesto para proporcionar substancialmente un acoplamiento de campo máximo de la guía de ondas al elemento de corte.

2. Instrumento quirúrgico según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el transformador de impedancia es un transformador cónico o un transformador de paso.

3. Instrumento quirúrgico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la zona de conexión (120, 130) incluye un sintonizador de tetones.

4. Instrumento quirúrgico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el elemento de corte es una pieza de cerámica que tiene una superficie metalizada excepto en la zona de conexión (120, 130) y la cuchilla.

5. Instrumento quirúrgico según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que la cerámica es alúmina o zafiro.

6. Instrumento quirúrgico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la antena está dispuesta para emitir un campo de radiación de microondas que es sustancialmente uniforme a lo largo de la cuchilla.

7. Instrumento quirúrgico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que incluye un mecanismo de ajuste dispuesto para ajustar la impedancia del instrumento.

8. Instrumento quirúrgico según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que el mecanismo de ajuste incluye tres tornillos (141, 142, 143) montados de manera ajustable en la guía de ondas.

9. Instrumento quirúrgico según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que el mecanismo de ajuste incluye un transformador solidario del elemento de corte y dispuesto para coincidir la impedancia de la guía de ondas con una impedancia predeterminada.

10. Instrumento quirúrgico según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que el transformador tiene una longitud en una dirección a lo largo de la guía de ondas (150) que es un múltiplo impar de un cuarto de la longitud de onda de la radiación de microondas que se propaga en la guía de ondas (150) en funcionamiento.

11. Instrumento quirúrgico que tiene:

- una fuente de microondas (10) que incluye un oscilador dispuesto para generar energía de microondas que tiene una frecuencia estable de 5 GHz a 100 GHz; y

- un instrumento quirúrgico (100) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores conectado a la fuente de microondas (10) a través de un conjunto de cables (150) para recibir energía de microondas de la misma.

12. Aparato de corte quirúrgico según la reivindicación 11, que incluye:

un detector de radiación reflejada conectado entre la fuente (10) y el instrumento quirúrgico (100) ; y un regulador de impedancia (17) conectado entre la fuente (10) y el instrumento quirúrgico (100) ;

en el que el detector de radiación reflejada está dispuesto para detectar la magnitud y la fase de la radiación de microondas reflejada de vuelta a través del instrumento (100) hacia la fuente (10) , y el regulador de impedancia (17) tiene una impedancia compleja ajustable que es controlable en base a la magnitud y la fase detectadas de la radiación de microondas reflejada.

13. Aparato de corte quirúrgico según la reivindicación 12, que incluye acopladores direccionales de potencia directa y reflejada (15, 16; 18, 19) dispuestos para detectar radiación de microondas entre el instrumento (100) y la fuente (10) , en el que el detector de radiación reflejada es un receptor heterodino dispuesto para extraer información tanto de magnitud como de fase de la radiación de microondas conectado mediante los acopladores direccionales de potencia directa y reflejada (15, 16; 18, 19) .

14. Aparato de corte quirúrgico según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que el regulador de impedancia (17) es ajustable dinámicamente en base a la información de fase y magnitud extraída por el detector.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCION

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es únicamente para la comodidad del lector. No forma parte del documento de la patente europea. A pesar del cuidado tenido en la recopilación de las referencias, no se pueden 5 excluir errores u omisiones y la EPO niega toda responsabilidad en este sentido.

Documentos de patentes citados en la descripcion 10 • EP 0150253 A • WO 2004047659 A

• EP 0919196 A • WO 2005115235 A Literatura diferente de patentes citada en la descripcion

• KAI CHANG. Handbook of RF/Microwave Components and Engineering, Wiley-Interscience, página 187