ES2253234T3 - Instrumento medico para el tratamiento de tejido biologico, asi como procedimiento para la transmision de ondas de presion. - Google Patents

Abstract

Instrumento médico para el tratamiento de tejido biológico, con una caja (2), con un dispositivo de generación de ondas de presión (4) y con un dispositivo de transmisión (8) para el acoplamiento de las ondas de presión no enfocadas al cuerpo de seres vivientes, presentando el dispositivo de transmisión (8) una cámara de presión (12) que tiene un extremo del lado de entrada y un extremo de lado de salida y contiene un líquido (14) al que son susceptibles de ser acopladas ondas de presión procedentes del dispositivo de generación de ondas de presión (4), siendo dichas ondas de presión susceptibles de ser transmitidas al tejido biológico en el extremo del lado de salida de la cámara de presión (12), siendo las ondas de presión que son transmitidas por el líquido susceptibles de ser acopladas sin enfocar al tejido biológico, estando dispuesta una membrana (16) en el extremo del lado de salida de la cámara de presión (12), constando la cámara de presión (12) de un túnel en el que tiene apoyo elástico un elemento transmisor (30) que va guiado linealmente en dirección axial, estando con una superficie límite de salida (32) el elemento transmisor (30) acoplado al líquido (14) de la cámara de presión (12), y siendo el elemento transmisor (30) solicitado por un percutor (40) que es susceptible de moverse linealmente en vaivén y como consecuencia de la impulsión induce mecánicamente una onda de presión.

Description

Instrumento médico para el tratamiento de tejido biológico, así como procedimiento para la transmisión de ondas de presión.

La invención se refiere a un instrumento médico para el tratamiento de tejido biológico mediante ondas de presión no concentradas.

Los instrumentos de este tipo sirven para acelerar o poner en marcha mediante ondas de presión o de choque el proceso de curación en las fracturas óseas y en los defectos óseos, pero también en la parodontosis. Un adicional campo de aplicación es el del tratamiento de los dolores en las afecciones de las inserciones tendinosas.

En los aparatos extracorpóreos generadores de ondas de presión que son conocidos y vienen siendo utilizados hasta la fecha para efectuar este tipo de tratamiento, en el foco de un reflector acústico y p. ej. mediante una descarga de chispas, como se indica en la copia impresa de las piezas de la solicitud alemana distribuida al público DE 23 51 247 A, se produce una onda pulsatoria de presión o de choque que es entonces enfocada por el reflector sobre el objeto a irradiar. Se cree que con ayuda de las ondas de presión son producidas en el tejido biológico microlesiones que hacen que el cuerpo ponga en marcha procesos regenerativos.

Tales aparatos emisores de ondas de presión conocidos poseen una zona focal estrechamente localizada solamente en la cual se observa una acción terapéutica. Esto es debido al hecho de que estos aparatos emisores de ondas de presión, que son los llamados litotriptores extracorpóreos, fueron desarrollados para la trituración de cálculos corporales. En esta aplicación toda la energía es concentrada en una pequeña área, y en este caso sobre el cálculo corporal a desmenuzar. Para obtener un satisfactorio resultado del tratamiento en el caso de las fracturas óseas y en la terapia del dolor, por el contrario, debe irradiarse uniformemente un área mayor. Esto exige un costoso mecanismo de movimiento y consume además gran cantidad de tiempo debido a la necesidad de localizar repetidamente el punto a tratar.

Una desventaja adicional de las fuentes de ondas de presión extracorpóreas es la que radica en la invisibilidad de la zona focal para el usuario. El foco está situado en el exterior del aparato propiamente dicho. Para un tratamiento el médico necesita por consiguiente un sistema de localización (por ultrasonidos y/o por rayos X) para hacer que coincidan el foco y el punto a tratar.

En la copia impresa de las piezas de la solicitud alemana distribuida al público DE 197 25 477 A1 está descrito un aparato en el que con un elemento transmisor son acopladas a tejido biológico ondas de presión producidas mecánicamente y no enfocadas. El usuario debe dirigir el elemento transmisor romo al sitio a tratar. Este instrumento, que tiene una estructura muy sencilla, trae por cierto consigo la consecuencia de que resulta inevitable el movimiento del elemento transmisor, aunque dicho movimiento se limite a una variación de la longitud debido a la influencia de una onda de presión. Para las aplicaciones en las cuales se aplica un aparato de este tipo a la superficie de la piel puede ser admisible la solicitación que se produce debido a la excursión del elemento transmisor y que se pone de manifiesto por ejemplo en forma de enrojecimientos y ligeras tumefacciones. En el tratamiento de una parodontosis, por el contrario, un instrumento de este tipo tendría que ser aplicado a la encía, la cual no tolera esta solicitación.

El documento WO-A-94/17 771 describe un instrumento médico con un dispositivo de generación de ondas de presión y una cámara de presión que transmite ondas de presión y las acopla a tejido biológico, constando la cámara de presión de un conducto alargado que está llenado con líquido, y acoplando un percutor que es susceptible de ser movido linealmente en vaivén ondas de presión al líquido de la cámara de presión.

La invención persigue por consiguiente la finalidad de configurar un instrumento médico para la transmisión de ondas de presión de forma tal que el mismo permita efectuar de manera sencilla y económica una uniforme repartición de la energía de la onda de presión en una zona de actuación de gran superficie, sin que al ser transmitida la onda de presión del instrumento al tejido biológico éste se vea dañado.

Las características de la reivindicación 1 sirven para alcanzar esta finalidad.

La invención prevé que el dispositivo de transmisión presente una cámara de presión llenada con líquido, transmitiendo el líquido de dicha cámara de presión las ondas de presión acopladas a una membrana que está dispuesta en el extremo del lado de salida de la cámara de presión, acoplando dicha membrana al tejido biológico las ondas de presión transmitidas por el líquido sin enfocarlas.

Puesto que la impedancia del líquido se ajusta en gran medida a la impedancia del tejido biológico al que debe ser acoplada la onda de presión, al tener lugar la transmisión de la onda de presión del líquido y a través de la membrana al tejido biológico no se producen pérdidas de transmisión. En particular puede hacerse que sea posible una uniforme distribución de la energía de la onda de presión en una zona de actuación de gran superficie, sin dañar el tejido biológico al tener lugar la transmisión de la onda de presión.

Como dispositivo de acoplamiento se utiliza una membrana delgada. Esta membrana por un lado cierra la cámara de presión en su extremo del lado de salida, y por otro lado no representa un obstáculo para el acoplamiento de las ondas de presión del líquido al tejido biológico. Tampoco la superficie de entrada del tejido biológico es sometida a solicitación mecánica por la membrana al ser transmitida la onda de presión, por lo que es posible la utilización del instrumento para todas las clases de tejido biológico. Pueden utilizarse como membranas hojas de plástico de impedancia adaptada.

La cámara de presión consta de un túnel alargado. La forma de túnel tiene la ventaja de que la onda de presión acoplada por el dispositivo de generación de ondas de presión no puede derivar lateralmente y puede ser de esta manera transportada a lo largo de una considerable distancia como onda plana y sin pérdidas de consideración. Además, como consecuencia de la longitud del recorrido y de las propiedades de propagación no lineal se produce en este túnel de forma tubular un empinamiento de la onda de presión, de manera que el túnel alargado funciona a la manera de un tubo de ondas de choque. Debido al empinamiento de la onda de presión las variables de estado físico de la onda de presión se modifican dentro de un más corto espacio de tiempo y se incrementan las propiedades destructivas de la onda de presión, lo cual constituye un efecto que es ventajoso para la instauración de las microlesiones.

La relación de la longitud de la cámara de presión a su diámetro está situada preferiblemente dentro de la gama de relaciones que se encuentra entre 2 y 10.

El dispositivo de generación de ondas de presión puede estar dispuesto dentro de la cámara de presión. El dispositivo de generación de ondas de presión genera una onda de presión no dirigida que se propaga esféricamente y cuya energía en consecuencia disminuye rápidamente con la distancia a su punto de origen. Si el punto de generación y el punto de aplicación no están uno cerca del otro, tan sólo una pequeña parte de la energía utilizada llega a su punto de destino. Para limitar estas pérdidas, la cámara de presión llenada con líquido puede estar configurada de forma tal que el dispositivo de generación de ondas de presión esté dispuesto dentro del túnel tubular en las inmediaciones de su extremo del lado de entrada.

Se prevé en la invención que el dispositivo de generación de ondas de presión acople mecánicamente las ondas de presión a la cámara de presión, y que un elemento transmisor que va guiado linealmente y cuenta con un apoyo elástico en la dirección axial esté con una superficie límite de salida acoplado al líquido de la cámara de presión y transmita al líquido las ondas de presión inducidas mecánicamente.

El elemento transmisor es solicitado por un percutor que es susceptible de moverse linealmente en vaivén y como consecuencia de la impulsión induce mecánicamente una onda de presión que se propaga hasta la superficie límite de salida de la membrana y/o del elemento transmisor.

El percutor va además guiado coaxialmente con respecto al elemento transmisor.

El dispositivo de generación de ondas de presión produce periódicamente las ondas de presión acopladas. Un mayor número de ondas pulsatorias de presión individuales consecutivas con menos energía presenta en el tejido biológico un mejor resultado en materia de curación en comparación con un único y fuerte impulso de presión. El dispositivo de generación de ondas de presión puede por consiguiente trabajar con una frecuencia de repetición de los distintos impulsos de presión individuales de entre 1 y 20 Hz, siendo para el tratamiento del tejido biológico necesarios aproximadamente de 1000 a 2000 impulsos de presión.

En el caso de un accionamiento mecánico del dispositivo de generación de ondas de presión los medios de accionamiento están preferiblemente configurados para un funcionamiento continuo de forma tal que es posible un movimiento periódico del elemento de accionamiento. Si por ejemplo se utiliza un percutor neumático que por medio de su choque contra un elemento transmisor produce en éste una onda de presión, las corrientes de aire pueden estar diseñadas de forma tal que el percutor efectúe un movimiento de vaivén continuo y golpee periódicamente al elemento transmisor.

Los dispositivos de generación de ondas de presión que son accionados eléctricamente son por regla general alimentados por una batería de condensadores. Aquí, en caso de un funcionamiento periódico el suministro de corriente eléctrica para la carga de las baterías deberá ser suficiente para que pueda ser emitido con la necesaria frecuencia de repetición el número preestablecido de impulsos de presión.

En adicionales ejemplos de realización de la invención está previsto que la sección transversal del túnel se ensanche o se estreche cónicamente en dirección a la membrana exterior. Una cámara de presión que es estrecha en dirección a la membrana fortalece la onda de presión debido al empequeñecimiento de su sección transversal. Frente a ello, un ensanchamiento de la cámara de presión debilita la onda de presión, pero permite que sea irradiada una mayor superficie a tratar.

Entre la membrana exterior y el tejido biológico puede estar dispuesto un medio adaptador de la impedancia que mejore el acoplamiento de las ondas de presión al tejido biológico. Si la membrana no está absolutamente plana y sin inclusiones de aire sobre el tejido biológico, una parte del impulso de presión es reflejada en esta discontinuidad acústica, y se ve reducido el porcentaje de las ondas de presión acoplables. Un adecuado medio pastoso de adaptación de la impedancia es por ejemplo un gel para la transmisión de ultrasonidos u otras masas pastosas con una impedancia similar a la del tejido biológico, como por ejemplo la vaselina.

Se aclaran más detalladamente a continuación ejemplos de realización de la invención haciendo referencia a los dibujos. Las distintas figuras muestran lo siguiente:

La Fig. 1, un primer ejemplo de realización con un dispositivo mecánico de generación de ondas de presión;

la Fig. 2, un aparato que no es parte de la invención y está provisto de una sonda electrohidráulica en calidad de dispositivo de generación de ondas de presión,

la Fig. 3, un aparato que no es parte de la invención y está provisto de un dispositivo piezoeléctrico de generación de ondas de presión;

la Fig. 4, un aparato que no es parte de la invención y está provisto de un dispositivo electromagnético de generación de ondas de presión;

la Fig. 5, un dispositivo de transmisión con una cámara de presión que se estrecha cónicamente; y

la Fig. 6, un dispositivo de transmisión con una cámara de presión que se ensancha cónicamente.

El instrumento de mano 1 que está ilustrado en la Fig. 1 consta de una caja 2 de un dispositivo mecánico 4 de generación de ondas de presión con un cilindro interior 7 en el que con ayuda de medios de accionamiento neumático 44 y en combinación con una cámara de presión dinámica 48 que rodea anular y coaxialmente al cilindro interior 7 un percutor 40 es movido en vaivén entre dos posiciones finales. Está enroscado al extremo distal de la caja 2 un dispositivo de transmisión 8 para ondas de presión.

Como alternativa es también posible mover el percutor 40 hidráulicamente, mecánicamente, electromagnéticamente o bien mediante otros medios de accionamiento. La longitud de la carrera de aceleración puede ser seleccionada según la modalidad de accionamiento. En el caso de un percutor 40 accionado neumáticamente y de una presión neumática de aproximadamente 0,3 MPa (3 bares), dicha carrera de aceleración es de aproximadamente 50 a 200 mm. En la posición final proximal del percutor 40 al final del cilindro interior 7 está dispuesto un sujetador magnético 50 que puede sujetar al percutor metálico 40 en su posición final proximal hasta que una presión neumática aplicada a través de la conexión 52 acelere de nuevo al percutor 40 en dirección al extremo distal del cilindro interior 7. El aire que en la dirección de movimiento del percutor 40 se encuentra delante del percutor 40 es dirigido a la cámara de presión dinámica 48 a través de rendijas anulares 54 que se encuentran junto al extremo distal del cilindro interior 7. Debido a la aceleración del percutor 40, éste choca con una alta velocidad final de por ejemplo
10 - 25 m/seg. contra una superficie límite de entrada 56 de un elemento transmisor 30 que como tal superficie límite de entrada está dispuesta distalmente con respecto al cilindro interior 7. El elemento transmisor 30 consta de una sonda metálica prácticamente cilíndrica que tiene una superficie límite de salida 32 que es plana o bien está ligeramente abombada hacia el interior o hacia el exterior. El elemento transmisor 30 va guiado en un elemento cilíndrico hueco de alojamiento 34 de forma tal que puede deslizarse en el mismo. Un saliente anular 35 que está previsto en el elemento transmisor 30 sirve de elemento de tope contra el elemento de alojamiento 34, estando dispuesto entre el saliente anular 35 y el elemento de alojamiento 34 un elemento amortiguador elástico 38 que aísla al elemento transmisor 30 del elemento de alojamiento 34 y se encarga también de que tras el proceso de percusión el elemento transmisor 30 regrese a su posición inicial en el extremo distal del cilindro interior 7. Una junta tórica 37 que rodea al elemento transmisor 30 de forma tal que el mismo puede deslizarse en la misma estanqueiza al dispositivo de generación de ondas de presión 4 con respecto al dispositivo de transmisión 8 para las ondas de presión.

La superficie límite de salida 32 del elemento transmisor 30 está en contacto directo con una cámara de presión 12 del dispositivo de transmisión 8 que está llenada con líquido. Sirve como líquido preferiblemente una sustancia cuyas propiedades acústicas se asemejen a las del tejido biológico, como es p. ej. el agua. La cámara de presión 12 puede presentar una forma cilíndrica alargada para empinar la onda de presión, pero puede ser también muy corta cuando el dispositivo de generación de ondas de presión 4 genere ondas de presión de suficiente intensidad. La cámara de presión 12 queda cerrada por una membrana 16 en el extremo distal. Un dispositivo de sujeción 20 sujeta la membrana 16 sobre el extremo distal de la cámara de presión 12 y cierra su extremo del lado de salida herméticamente frente al entorno, con lo cual el líquido 14 no puede salir de la cámara de presión 12.

Al chocar el percutor 40 contra la superficie límite de entrada 56 del elemento transmisor 30, es generada en el elemento transmisor 30 una onda de presión que se propaga hasta la superficie límite de salida 32 del elemento transmisor 30 y es entonces acoplada al líquido 14 que se encuentra en el interior de la cámara de presión 12. La onda de presión se desplaza dentro de la cámara de presión 12 en dirección a la membrana distal 16, se empina además debido a las condiciones no lineales de propagación de la onda, y pasa a través de la membrana 16 entrando en el tejido biológico que está en contacto con la membrana 16.

Una vez concluido el proceso de percusión, el elemento amortiguador elástico 38 mueve al elemento transmisor 30 llevándolo de nuevo de regreso a su posición inicial. Debido a la sobrepresión formada en la cámara de presión dinámica 48 y al retorno del aire desde la cámara de presión dinámica 48 y a través de las rendijas anulares 54, el percutor 40 es llevado de regreso a su posición de reposo en el extremo proximal del cilindro interior 7 y es ahí sujetado por el sujetador magnético 50. El instrumento está ahora listo de nuevo para efectuar un nuevo proceso de percusión.

La Fig. 2 muestra un aparato con una distancia interelectródica de descarga de chispas para la generación de ondas de presión. Un circuito eléctrico 19 alimenta a ambos electrodos 21 de una sonda electrohidráulica 18 con un corto impulso de tensión. Si el líquido circundante 14 que se encuentra en el interior de la cámara de presión 12 es conductor de la electricidad, se produce un salto de chispas entre los electrodos 21. Debido a la repentina formación de plasma que acompaña a dicho fenómeno se produce una onda de presión que se propaga en la cámara de presión 12 y a través de la membrana 16 es acoplada al tejido biológico que está en contacto con la membrana 16.

Está representado en la Fig. 3 un adicional aparato con un dispositivo de generación de ondas de presión 3. Un circuito eléctrico 23 suministra un impulso de tensión a un elemento piezoeléctrico 22 que está dispuesto en la cámara de presión 12. Como consecuencia del impulso de tensión, el elemento piezoeléctrico 22 se dilata y genera una onda de presión en el líquido circundante 14.

La Fig. 4 muestra un dispositivo de generación de ondas de presión 4 con un dispositivo 24 que constituye una bobina y es alimentado con corriente por un circuito eléctrico 25. Distalmente delante del dispositivo 24 que constituye una bobina está dispuesta una membrana excitadora 26. El dispositivo 24 que constituye una bobina induce en la membrana excitadora 26 una corriente de Focault que a su vez forma un campo magnético. Debido a las fuerzas de repulsión entre el dispositivo 24 que constituye una bobina y la membrana excitadora 26, al ser producido un breve impulso de corriente desde el circuito eléctrico 25 dicha membrana excitadora es apartada bruscamente del dispositivo 24 que constituye una bobina electromagnética, debido a lo cual es acoplada a la cámara de presión 12 una onda de presión.

Los dispositivos de transmisión 8 de los distintos ejemplos de realización se diferencian en la longitud y en la forma de la cámara de presión 12. La Fig. 5 muestra un dispositivo de transmisión 8 en el que la cámara de presión 12 se estrecha cónicamente en dirección distal. Debido al empequeñecimiento de la sección transversal efectiva de la cámara de presión 12, se ve fortalecida una onda de presión producida por un dispositivo de generación de ondas de presión 4. Si la cámara de presión 12 se ensancha como está representado en la Fig. 6, la onda de presión es debilitada, pero irradia una mayor superficie. Si no es necesario o deseable un empinamiento de la onda de presión, la cámara de presión 12 puede ser corta como en los ejemplos de realización de las Figs. 2 a 4.

El dispositivo de transmisión 8 está configurado como cabeza enroscable y puede ser enroscado en el dispositivo de generación de ondas de presión 4. Una junta de estanqueidad 10 estanqueiza el dispositivo de transmisión 8 contra el elemento de alojamiento 34 del dispositivo de generación de ondas de presión 4. La cámara de presión 12 puede además extenderse hasta el interior del elemento de alojamiento 34.

Claims (11)

1. Instrumento médico para el tratamiento de tejido biológico, con una caja (2), con un dispositivo de generación de ondas de presión (4) y con un dispositivo de transmisión (8) para el acoplamiento de las ondas de presión no enfocadas al cuerpo de seres vivientes, presentando el dispositivo de transmisión (8) una cámara de presión (12) que tiene un extremo del lado de entrada y un extremo de lado de salida y contiene un líquido (14) al que son susceptibles de ser acopladas ondas de presión procedentes del dispositivo de generación de ondas de presión (4), siendo dichas ondas de presión susceptibles de ser transmitidas al tejido biológico en el extremo del lado de salida de la cámara de presión (12), siendo las ondas de presión que son transmitidas por el líquido susceptibles de ser acopladas sin enfocar al tejido biológico, estando dispuesta una membrana (16) en el extremo del lado de salida de la cámara de presión (12), constando la cámara de presión (12) de un túnel en el que tiene apoyo elástico un elemento transmisor (30) que va guiado linealmente en dirección axial, estando con una superficie límite de salida (32) el elemento transmisor (30) acoplado al líquido (14) de la cámara de presión (12), y siendo el elemento transmisor (30) solicitado por un percutor (40) que es susceptible de moverse linealmente en vaivén y como consecuencia de la impulsión induce mecánicamente una onda de presión.

2. Instrumento según la reivindicación 1, en el que la relación entre longitud y diámetro de la cámara de presión (12) que tiene forma de túnel está situada dentro de la gama de relaciones que se encuentra entre 2 y 10.

3. Instrumento según la reivindicación 1 o 2, en el que el percutor (40) va guiado coaxialmente con respecto al elemento transmisor (30).

4. Instrumento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el dispositivo de generación de ondas de presión (4) genera periódicamente las ondas de presión.

5. Instrumento según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la sección transversal de la cámara de presión (12) se ensancha cónicamente en dirección distal a la membrana (16).

6. Instrumento según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la sección transversal de la cámara de presión (12) se estrecha cónicamente en dirección distal a la membrana (16).

7. Instrumento según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la membrana (16) está sujetada al dispositivo de transmisión (8) pudiendo ser intercambiada.

8. Instrumento según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que un dispositivo de sujeción (20) mantiene a la membrana (16) bajo precarga.

9. Instrumento según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la membrana (16) está hecha de una hoja de plástico adaptada a la impedancia y hermética a los fluidos.

10. Instrumento según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que líquido (14) que está contenido en la cámara de presión (12) es salino.

11. Instrumento según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que entre la membrana (16) y el tejido biológico está dispuesto un medio adaptador de la impedancia que mejora el acoplamiento de las ondas de presión al tejido biológico.