Método de funcionamiento de un equipo de cirugía por ultrasonidos y equipo de cirugía por ultrasonidos.

Método de funcionamiento de un equipo (1) de cirugía por ultrasonidos,

que comprende una pieza de mano (3) y una punta (4) conectada a la misma, según el cual el equipo (1) calcula la frecuencia de resonancia en vacío (fr) y la frecuencia de antirresonancia en vacío (fa), y se autocalibra en vacío para operar a una frecuencia intermedia (fop) entre dichas frecuencias. Ello permite que cuando el equipo (1) opera en carga, la frecuencia de operación o frecuencia intermedia (fop) se aproxime a la frecuencia de resonancia real (fr') del conjunto de pieza de mano (3) y punta (4) ya cargados. De este modo, la operación del equipo es más estable y se consigue un mejor aprovechamiento de la potencia entregada por el equipo (1).

Sector de la técnica La invención se refiere a un método de funcionamiento de un equipo de cirugía por ultrasonidos y a un equipo de cirugía por ultrasonidos.

Estado de la técnica En determinadas aplicaciones médicas se encuentra enormemente extendido el uso de equipos de cirugía por ultrasonidos para realizar cortes micrométricos, limpiezas mecánicas de precisión u otro tipo de acciones sobre ciertos tejidos u órganos, por ejemplo en el campo de la medicina dental. Los equipos de cirugía por ultrasonidos se basan en una punta que vibra a una frecuencia ultrasónica, es decir, que vibra a una frecuencia elevada asociada a ondas sonoras no audibles por el oído humano. La punta en vibración ultrasónica es capaz de cortar, limpiar o actuar de forma deseada en el tejido u órgano, con mejores resultados y/o ventajas con respecto a los obtenidos mediante la utilización de herramientas manuales o motorizadas tradicionales tales como bisturís manuales, bisturís eléctricos, micro-motores, fresas o discos de diamante. Por ejemplo, el corte de tejido óseo mandibular o maxilar asistido por ultrasonidos posee la ventaja de que los ultrasonidos cortan únicamente y de forma selectiva materia dura (el hueso) sin dañar o afectar negativamente al tejido blando circundante (la encía) . Además, el corte por medio de una herramienta de ultrasonidos es muy preciso y permite una buena visibilidad durante la cirugía. También reduce el incremento de la temperatura de los tejidos en comparación con el corte mediante instrumentos tradicionales, mejorando la cicatrización del tejido debido a que la superficie de corte es pulida y a que el daño por calor es muy reducido.

Un equipo de cirugía por ultrasonidos suele comprender una pieza de mano eléctrica a la cual se conecta una punta, la cual puede ser cortante o presentar cualquier otro diseño dependiendo de la función que deba realizar. La pieza de mano sirve de agarradero para el cirujano o dentista, a la vez que contiene los elementos necesarios para que la punta conectada a la misma pueda vibrar a frecuencia ultrasónica. Más concretamente, la pieza de mano generalmente comprende al menos un transductor piezoeléctrico, que es una pieza de material piezoeléctrico o material capaz de sufrir deformaciones mecánicas cuando es estimulado con una señal eléctrica, es decir, que es capaz de deformarse proporcionalmente a una tensión o corriente eléctrica de entrada aplicada sobre él. La señal eléctrica no es continua sino que es variable en función del tiempo a muy alta frecuencia (frecuencia ultrasónica) , lo que provoca que las deformaciones sufridas por los transductores sean también variables. La pieza de mano comprende además un cabezal, que es un conjunto de piezas destinado a vibrar amplificadamente a partir de la deformación de los transductores piezoeléctricos. La vibración amplificada del cabezal se traslada a la punta, que en consecuencia vibra a la misma frecuencia ultrasónica, emitiendo ultrasonidos. La punta en movimiento vibratorio ultrasónico efectúa el corte.

Además de la pieza de mano y las puntas, el equipo de cirugía por ultrasonidos suele comprender una base o consola, la cual contiene la inteligencia y capacidad procesadora del equipo y alimenta eléctricamente a la pieza de mano. Con este último fin, la base comprende un módulo de potencia capaz de generar la señal eléctrica de alta frecuencia y entregar la misma a la pieza de mano, y un módulo de control que regula el funcionamiento del módulo de potencia.

Los equipos de cirugía por ultrasonidos conocidos en el mercado generalmente funcionan a frecuencia de resonancia o bien a frecuencia de antirresonancia. Es decir, la frecuencia de la señal eléctrica entregada por el módulo de potencia a los elementos con los que se encuentra cargado (conjunto de pieza de mano y punta) es o bien la frecuencia de resonancia de dicha carga o bien la frecuencia de antirresonancia de dicha carga. La frecuencia de resonancia es aquella para la cual para un valor concreto de amplitud de señal eléctrica se transmite una máxima energía a la carga del módulo de potencia, y en consecuencia se consigue una mayor amplitud de vibración. Los equipos que trabajan en resonancia son equipos en los que se aprovecha enormemente la energía, no siendo necesario en teoría alimentar la carga con una señal eléctrica de amplitud elevada, pero a cambio son sistemas muy inestables: cuando se aplica la punta sobre el hueso y en consecuencia varía ligeramente la carga del módulo de potencia, dicha variación ligera de la carga provoca que el equipo se aleje del punto deseado de resonancia, es decir, que la frecuencia a la cual se encuentra vibrando la punta ya que no se corresponde con la frecuencia de resonancia real de la carga real (conjunto de pieza de mano, punta y hueso) , perdiéndose las ventajas en teoría otorgadas por funcionar a frecuencia de resonancia. Por su parte, la frecuencia de antirresonancia es aquella para la cual para un valor concreto de amplitud de señal eléctrica se transmite una mínima energía a la carga del módulo de potencia, y en consecuencia se consigue una mínima amplitud de vibración. Los equipos que trabajan en antirresonancia presentan un alto consumo energético ya que requieren que el módulo de potencia entregue una señal de mayor amplitud para conseguir una misma vibración en la punta, pero a cambio son sistemas muy estables.

La presente invención tiene como objetivo diseñar un equipo de cirugía por ultrasonidos que solucione uno o más de los problemas descritos. En particular, se pretende que el equipo presente un correcto aprovechamiento de la energía y que sea además estable.

Descripción breve de la invención Es objeto de la invención un método de funcionamiento de un equipo de cirugía por ultrasonidos destinado a actuar sobre un tejido. El equipo comprende una base para alimentar una señal eléctrica de frecuencia ultrasónica a un conjunto de elementos conectados a la base. Dicho conjunto comprende una pieza de mano y una punta conectada a la misma. La pieza de mano está provista de al menos un transductor piezoeléctrico capaz de vibrar como consecuencia de la recepción de dicha señal eléctrica y provocar la vibración de la punta. La base comprende un módulo procesador que controla el funcionamiento del equipo y un módulo de potencia capaz de generar dicha señal eléctrica.

El equipo de cirugía ejecuta un método de funcionamiento de acuerdo con la invención, que permite al equipo autocalibrarse para encontrar la frecuencia óptima de operación. Dicho método de funcionamiento comprende los pasos siguientes:

a) generar en el módulo de potencia una señal eléctrica calibradora, de magnitud constante y frecuencia ultrasónica creciente;

b) entregar dicha señal eléctrica calibradora al conjunto de elementos que comprende la pieza de mano cargada con una punta, en vacío;

c) medir en el módulo procesador la corriente entregada al conjunto de elementos o una magnitud proporcional a la corriente entregada al conjunto de elementos;

d) obtener en el módulo procesador la frecuencia de resonancia en vacío y la frecuencia de antirresonancia en vacío, correspondientes a dicho conjunto de elementos en vacío;

e) calcular en el módulo procesador una frecuencia intermedia entre la frecuencia de resonancia en vacío y la frecuencia de antirresonancia en vacío;

f) ajustar la base para operar a dicha frecuencia intermedia.

Es decir, a diferencia de los equipos convencionales, un equipo funcionando según la invención lo hará a una frecuencia intermedia entre la frecuencia de resonancia en vacío y la frecuencia de antirresonancia en vacío asociada al conjunto pieza de mano-punta conectado en un determinado momento. Ello permite que, cuando la herramienta entra en carga, es decir, cuando entra en contacto con el tejido que pretende cortar, y se produce una variación de la carga sobre la cual está entregando una señal eléctrica el módulo de potencia y por tanto una variación de la frecuencia de resonancia a un nuevo valor (la frecuencia de resonancia real o en carga) , la frecuencia de operación que sin carga era un valor intermedio pase a ser un valor muy próximo a la nueva frecuencia de resonancia o frecuencia de resonancia en carga. En otras palabras, el método de autocalibración según la invención consigue que el equipo funcione siempre cerca de la frecuencia de resonancia en carga o real, con las ventajas que ello conlleva: para una misma amplitud de señal eléctrica se consigue una mayor absorción de potencia, una mayor excitación de los elementos vibradores y una mayor capacidad de corte. Además, a diferencia de los equipos convencionales que se ajustan para operar a la frecuencia de...

1. Método de funcionamiento de un equipo (1) de cirugía por ultrasonidos destinado a actuar sobre un tejido, que comprende una base

(2) para alimentar una señal eléctrica de frecuencia ultrasónica a un conjunto de elementos conectado a la base (2) , donde dicho conjunto comprende una pieza de mano (3) y una punta (4) conectada a la misma, donde la pieza de mano (3) está provista de al menos un transductor piezoeléctrico capaz de vibrar como consecuencia de la recepción de dicha señal eléctrica y provocar la vibración de la punta (4) , donde la base

(2) comprende un módulo procesador y un módulo de potencia para generar dicha señal eléctrica, que se caracteriza por que comprende los pasos de:

a) generar en el módulo de potencia una señal eléctrica calibradora, de magnitud constante y frecuencia ultrasónica creciente;

b) entregar dicha señal eléctrica calibradora al conjunto de elementos, en vacío;

c) medir en el módulo procesador la corriente entregada al conjunto de elementos o una magnitud proporcional a la corriente entregada al conjunto de elementos;

d) obtener en el módulo procesador la frecuencia de resonancia en vacío (fr) y la frecuencia de antirresonancia en vacío (fa) correspondientes a dicho conjunto de elementos en vacío;

e) calcular en el módulo procesador una frecuencia intermedia (fop) entre la frecuencia de resonancia en vacío (fr) y la frecuencia de antirresonancia en vacío (fa) ;

f) ajustar la base (2) para operar a dicha frecuencia intermedia (fop) .

2. Método, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que la frecuencia intermedia (fop) es la frecuencia equidistante de la frecuencia de resonancia en vacío (fr) y la frecuencia de antirresonancia en vacío (fa) .

3. Método, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que se ajusta la base (2) para operar a una frecuencia fija igual a dicha frecuencia intermedia (fop) .

4. Método, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que se ajusta la base (2) para operar una frecuencia variable en un rango alrededor de dicha frecuencia intermedia (fop) .

5. Método, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que la señal eléctrica calibradora presenta una frecuencia creciente entre 20 kHz y 30 kHz.

6. Método, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que comprende los pasos de:

a) calcular la diferencia entre la corriente a frecuencia de resonancia en vacío (fr) y la corriente a frecuencia de antirresonancia en vacío (fa) ;

b) emitir una indicación de error al usuario si dicha diferencia se encuentra fuera de un rango de valores predefinido; c) permitir la operación de la base (2) si dicha diferencia se encuentra dentro de un rango de valores predefinido.

7. Método, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que comprende los pasos de:

a) operar a frecuencia intermedia (fop) ;

b) medir la corriente entregada al conjunto de elementos o una magnitud proporcional a la corriente entregada al conjunto de elementos;

c) comparar dicha medida en carga con el valor de la corriente o magnitud proporcional a la corriente a frecuencia intermedia (fop) en vacío y obtener la proporción entre la primera y la segunda;

d) re-escalar los valores de amplitud de corriente o magnitud proporcional a la corriente a frecuencia de resonancia en vacío (fr) y a frecuencia de antirresonancia en vacío (fa) de acuerdo con dicha proporción; e) verificar que la medida en carga se encuentra entre dichos valores re-escalados; 5 f) cesar la operación del equipo en caso de que la medida en carga no esté entre dichos valores re-escalados.

8. Equipo de cirugía por ultrasonidos, que comprende medios para la ejecución del método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.