Sistema electroquirúrgico con campo eléctrico mejorado uniformemente y daños colaterales mínimos.

Una hoja electroquirúrgica para el uso con una fuente de energía electroquirúrgica (300),

la hoja comprende:un electrodo (100), que tiene una zona aislada y una región de orilla expuesta (130), la región de orilla expuestatiene un grosor de entre aproximadamente 1 μm y aproximadamente 100 μm;

una capa de aislamiento (210, 220), que se extiende por lo menos parcialmente a lo largo de la longitud delelectrodo que hace tope y rodea a la región de orilla expuesta de electrodo, caracterizada porque la capa deaislamiento tiene un grosor de entre la mitad y tres veces el grosor de la región de orilla expuesta de electrodo y endonde la capa de aislamiento es de un material que coincide con una velocidad de erosión del electrodo durante laformación de plasma a lo largo del electrodo, y en donde durante la formación de plasma a lo largo del electrodo, elgrosor relativo de la región de orilla expuesta de electrodo y la capa de aislamiento permanece constante en unadistancia predeterminada a medida que se erosiona la región de orilla expuesta de electrodo y el aislamiento.

Sistema electroquirúrgico con campo eléctrico mejorado uniformemente y daños colaterales mínimos Campo de la invención La presente descripción está relacionada en general con un dispositivo electroquirúrgico y, en particular, con el diseño de sondas electroquirúrgicas y formas de onda para la fragmentación, evaporación y corte mediadas por plasma a impulsos de un tejido biológico en medios fluidos. La invención se expone en las reivindicaciones adjuntas.

Antecedentes de la invención El documento WO 2004/073752 describe una hoja conductiva para electrocirugía con aislamiento fijado en ambas superficies de la hoja, y una orilla redondeada en la hoja. La orilla de hoja tiene un radio de curvatura particular. El corte medida por plasma de tejido biológico con impulsos por debajo del microsegundo de alto voltaje se describe en la patente de Palanker (Patente de EE.UU. nº 6.135.998) , incorporada en esta memoria por referencia en su totalidad. La disección de tejido basada en vaporización explosiva mediante impulsos cortos (por debajo de unos pocos microsegundos) de alto voltaje se describe en la patente de Lewis et al. (Patente de EE.UU. nº 6.352.535) . En estas solicitudes, se aplica un electrodo cilíndrico con incrustaciones (es decir, un alambre incrustado en un aislamiento grueso y expuesto en su extremo) para ionizar, evaporar y fragmentar el tejido en las proximidades del electrodo utilizando ruptura dieléctrica o vaporización de agua inducida por un campo eléctrico grande. Un electrodo cilíndrico con incrustaciones no puede penetrar en el tejido y, de este modo, sólo puede producir cortes poco profundos en su superficie. Debido al régimen de aplicación a impulsos, este dispositivo produce una serie de perforaciones en el tejido, que a menudo no se combinan en un corte continuo. Además, las burbujas de cavitación que acompañan a cada impulso crean substanciales daños colaterales en el tejido durante sus fases de crecimiento y de aplastamiento. Por ejemplo, véase el documento "Effect of the Probe Geometr y on Dynamics of Cavitation", de D. Palanker, A. Vankov y J. Miller, aser-Tissue Interactions XIII, vol. 4617 SPIE (2002) . El tamaño de dicha zona de daños típicamente supera con mucho el tamaño de los electrodos y la zona correspondiente de deposición inicial de energía. La reducción de la energía de impulso ayuda a reducir el daño mecánico, pero también puede llevar a una disminución de la profundidad de corte.

Un segundo mecanismo de ablación electroquirúrgica es la formación de plasma tras la vaporización en las proximidades de la sonda ya sea con una forma de onda de radiofrecuencia continua o con largas ráfagas de impulsos por debajo de milisegundos. Por ejemplo, la patente de EE.UU. nº 6.780.178, se incorpora en esta memoria por referencia en su totalidad. Este mecanismo es universalmente aplicable a tejidos biológicos duros y blandos que van desde membranas y la retina ya la piel y cartílagos. En los regímenes de este tipo, típicamente se utilizan electrodos de alambre, aunque sería preferible la utilización de un dispositivo que pudiera proporcionar un campo eléctrico uniforme a lo largo de toda su longitud.

Sin considerar los efectos finales, el campo eléctrico en un medio conductivo a una distancia r de un electrodo cilíndrico con potencial U y radio r0 es mucho menor que su longitud L es:

suponiendo que el electrodo de retorno es mucho más grande y está en el infinito. El umbral de campo eléctrico necesario para la ruptura dieléctrica en agua es del orden de 105-106 V/cm (Jones, H. M. & Kunhardt, E. E. Development of Pulsed Dielectric Breakdown In Liquids. Journal of Physics D-Applied Physics 28, 178-188 (1995) ; Jones, H. M. & Kunhardt, E. E. Pulsed Dielectric Breakdown of Pressurized Water and Salt Solutions. Journal of Applied Physics 77, 795-805 (1995) ) . Este umbral de campo eléctrico Eth se puede lograr con impulsos eléctricos de varios kV en un electrodo de alambre con un diámetro de varias decenas de micrómetros. El umbral de voltaje necesario para la ionización de una capa superficial de agua es:

El umbral correspondiente de energía es: 5

La evaporación del agua en las proximidades de un electrodo comienza cuando la temperatura aumenta por encima de 100 °C. El umbral de voltaje para la vaporización de una capa superficial es:

donde T es la duración de un impulso, y es la conductividad eléctrica del líquido, p es la densidad del líquido, c es la capacidad calorífica del líquido y T es el cambio de temperatura. El umbral correspondiente de energía es:

Se puede conseguir menor umbral de voltaje y de energía, así como una mejor ubicación de la deposición de energía mediante la disminución del radio del electrodo r0, como se desprende de las ecuaciones 1-5. Sin embargo, este planteamiento está limitado por la resistencia mecánica del alambre delgado y su visibilidad. Además, se mantiene el problema de una distribución no uniforme del campo eléctrico a lo largo del electrodo y particularmente de mejora en el ápice.

Esta mejora se ilustra en la FIG. 1A, que muestra el campo eléctrico que rodea un electrodo de alambre. El campo es más fuerte en el ápice (es decir, a la distancia = 0) y es más débil en la parte cilíndrica. De este modo, la ionización y la vaporización en un electrodo de este tipo siempre comenzarán y será dominante en las ubicaciones de mayor intensidad de campo, lo que lleva a un corte irregular y excesivos daños en la parte delantera de estos singulares puntos, como se muestra en la FIG. 2.

Una geometría que proporciona una mejora uniforme de un campo eléctrico es un electrodo anular, que se muestra en la FIG. 3. Su campo es uniforme excepto para los puntos de desviación de la forma perfectamente redonda, tal como por ejemplo cuando el electrodo anular contacta con un soporte. Afortunadamente, estas regiones de desviación pueden mantenerse alejadas del tejido durante la cirugía. El umbral de voltaje en un electrodo de este tipo se establece mediante el radio del alambre (p. ej., véase las ecuaciones 2 y 4) y, de este modo, puede estar limitada por la resistencia mecánica del alambre. Por ejemplo, un alambre delgado es muy débil y flexible y, de este modo, es inaplicable a la manipulación de tejidos. Además, los alambres más delgados de 25 micrómetros apenas se ven con un microscopio quirúrgico convencional, y esto hace que su uso sea aún más difícil. Un problema adicional con la aplicación de alambres delgados es que la erosión de los alambres delgados limita en gran medida su vida útil.

La erosión de la hoja puede producirse debido a las reacciones electroquímicas o térmicas en el electrodo y puede ser un problema para los electrodos electroquirúrgicos existentes, incluidas las hojas electroquirúrgicas. Dichas hojas tienen típicamente lados planos y una orilla activa expuesta. Durante el corte electroquirúrgico con plasma, el plasma que se forma a lo largo de la superficie expuesta del electrodo puede tener como resultado altas temperaturas que pueden atacar químicamente de manera diferencial el electrodo y el aislamiento adyacente. El resultado es cambiar la geometría de los electrodos de corte, lo que puede ser particularmente indeseable y puede afectar a la capacidad para cortar con el electrodo, así como la energía necesaria para impulsar el electrodo.

Por ejemplo, las FIGS. 10A a 10C ilustran la erosión diferencial de electrodos. La FIG. 10A muestra una sección transversal inicial a través de un electrodo de corte. La región de metal conductivo del electrodo 1001 está rodeada por un aislante 1003, con la excepción de la extremidad 1005. Cuando este electrodo se va a utilizar con corte electroquirúrgico (plasma) , se puede aplicar estimulación eléctrica apropiada al electrodo de modo que el plasma se forme en la extremidad 1007. Si la temperatura de vaporización o de fusión del aislamiento 1003 es inferior a la temperatura alcanzada por el plasma (p. ej., aproximadamente 800 °C) , el aislamiento puede ser retirado del electrodo, como se muestra en la FIG. 10B. En la FIG. 10B, el aislamiento se ha retraído desde la región de corte del electrodo durante la activación del plasma (p. ej., electrocirugía mediada por plasma) , exponiendo el metal conductivo 1001, lo que puede llevar a un aumento de la corriente eléctrica que fluye desde el electrodo al medio conductivo o el tejido. Esto tiene como resultado una mayor disipación de energía que puede llevar a un aumento de la generación de calor en el volumen de tejido, la formación de exceso de gas (burbujas) , un aumento en la zona de daños por electroporación y la generación inestable de plasma durante la cirugía. Este problema puede ser el resultado de materiales de aislamiento... [Seguir leyendo]

1. Una hoja electroquirúrgica para el uso con una fuente de energía electroquirúrgica (300) , la hoja comprende:

un electrodo (100) , que tiene una zona aislada y una región de orilla expuesta (130) , la región de orilla expuesta tiene un grosor de entre aproximadamente 1 !m y aproximadamente 100 !m; y

una capa de aislamiento (210, 220) , que se extiende por lo menos parcialmente a lo largo de la longitud del electrodo que hace tope y rodea a la región de orilla expuesta de electrodo, caracterizada porque la capa de aislamiento tiene un grosor de entre la mitad y tres veces el grosor de la región de orilla expuesta de electrodo y en donde la capa de aislamiento es de un material que coincide con una velocidad de erosión del electrodo durante la formación de plasma a lo largo del electrodo, y en donde durante la formación de plasma a lo largo del electrodo, el grosor relativo de la región de orilla expuesta de electrodo y la capa de aislamiento permanece constante en una distancia predeterminada a medida que se erosiona la región de orilla expuesta de electrodo y el aislamiento.

2. La hoja electroquirúrgica de la reivindicación 1, en donde el electrodo comprende un metal seleccionado del grupo que consiste en titanio, tántalo, molibdeno, tungsteno y acero inoxidable.

3. La hoja electroquirúrgica de la reivindicación 1, en donde el electrodo se forma a partir de una lámina de metal que tiene un grosor de 10 !m a 50 !m.

4. La hoja electroquirúrgica 1 de la reivindicación, en donde la capa de aislamiento comprende un esmalte sin plomo, de grado de alta temperatura.

5. La hoja electroquirúrgica de la reivindicación 1, en donde la longitud aislada del electrodo es superior a 0, 1 milímetros.

6. La hoja electroquirúrgica de la reivindicación 1, en donde la longitud de la región de orilla expuesta de electrodo es curva.

7. La hoja electroquirúrgica de la reivindicación 1, en donde la hoja electroquirúrgica forma una cuchara que tiene la región de orilla expuesta dispuesta en el perímetro de la cuchara.

8. La hoja electroquirúrgica de la reivindicación 1, que comprende además una interfaz (1415) de asidero configurada para asegurar la hoja electroquirúrgica a un asidero (1405) de modo que el electrodo puede hacer contacto eléctrico con la fuente de energía electroquirúrgica.

9. La hoja electroquirúrgica de la reivindicación 1, en donde la región de orilla expuesta constituye una forma seleccionada del grupo que consiste en una forma de L, U, V, O, o una combinación de estas formas.

10. La hoja electroquirúrgica de la reivindicación 1, en donde la región de orilla expuesta está configurada para formar un campo eléctrico substancialmente uniforme cuando una fuente de energía electroquirúrgica le suministra energía.

11. La hoja electroquirúrgica de la reivindicación 1, en donde la capa de aislamiento comprende vidrio.

12. La hoja electroquirúrgica de la reivindicación 1, en donde el electrodo está formado por una lámina de metal, en donde el metal se selecciona del grupo que consiste en titanio, tántalo, molibdeno, tungsteno y acero inoxidable.

13. La hoja electroquirúrgica de la reivindicación 12, en donde la lámina tiene un grosor de aproximadamente 15 !m.

14. La hoja electroquirúrgica de la reivindicación 1, en donde la región de orilla expuesta es substancialmente recta en toda su longitud.