Bisturies eléctricos Franco Simini Daniel Geido Jorge Lobo Marcelo David núcleo de ingeniería biomédica facultades de medicina e ingeniería universidad de la república 2009

Electrobisturies Objetivos de la clase: Entender el principio de funcionamiento de los electrobisturies Conocer valores típicos de sus parámetros Plantear proyecto de eb en base a bloques Mantenimiento y cifras de uso en Uruguay

electrobisturí Dispositivo que transmite energía en forma controlada al tejido vivo con fines quirúrgicos. Cortar, coagular, modificar piel, etc. Diferente tejido, tamaño y profundidad

Corriente y cuerpo humano 50 Hz, lo peor < 200 KHz interfiere con fisiología > 500 KHz hay: Efecto Joule Absorción EM > 3.5 MHz sólo EM El músculo esquelético se compone de numerosas células musculares. La excitación de estas células generan mediante mecanismos químicos la contracción o distencsión de los músculos. En organismos complejos existen dos sistemas para la integración de información y generación de respuestas: Sistema Endócrino: que envía las órdenes a través de hormonas que inyecta a la sangre, generando respuestas en los órganos (por ej: corazón). Acción difusa y lenta. Sistema Nervioso: que envía órdenes a través de las redes neuronales o vías nerviosas, dirigidas directamente a cada órgano. Se usan distintas f para diferentes efectos sobre las células

¿ se puede usar I a 50 Hz ? Quedaría limitado al corte ? No afectaría nada ? Se percibiría ? recordar elementos de seguridad del paciente

Efecto térmico sobre tejido 1 Joule = 1 Watt . segundo 1 gramo de tejido tiene calor latente de 2.5 KJ Si fuera agua tendría dimensiones de 1 cm3 Sea corte elemental 1 cm . 2 mm . 2 mm = 0.04 cm3 Se volatiliza en 1 segundo si recibe 100 W El músculo esquelético se compone de numerosas células musculares. La excitación de estas células generan mediante mecanismos químicos la contracción o distencsión de los músculos. En organismos complejos existen dos sistemas para la integración de información y generación de respuestas: Sistema Endócrino: que envía las órdenes a través de hormonas que inyecta a la sangre, generando respuestas en los órganos (por ej: corazón). Acción difusa y lenta. Sistema Nervioso: que envía órdenes a través de las redes neuronales o vías nerviosas, dirigidas directamente a cada órgano.

¿Cómo se logra concentrar energía ? 1 mm2 de contacto 1000 W / cm2 1 W / cm2 30 mm x 30 mm = 10 cm2 de contacto

se plantea un proyecto en base al principio de: Un mismo circuito con impedancia concentrada, allí adonde se quiere concentrar la energía

electrobisturí (monopolar) punta Electro bisturí (monopolar) llave paciente placa * * placa o electrodo “neutro” (que no lo es …)

electrobisturí (bipolar) puntas Electro bisturí (monopolar) llave paciente placa

Diferentes efectos Max potencia: “evapora” o corta. Es una “onda totalmente filtrada” y = sin t Típico: 350 KHz, 1000 Vpp (100 W sobre 10 Kohm) rara vez más de 300 W

y = sin t con “duty cycle” de PWM bajo Diferentes efectos Potencia intermedia: “coagula” o “onda parcialmente filtrada” y = sin t con “duty cycle” de PWM bajo Típico: 350 KHz, 1000 Vpp (8 W sobre 10 Kohm) (coagular implica que “hierva”)

y = sin t con “duty cycle” intermedio Diferentes efectos Potencia baja: “corte combinado” o “onda completamente rectificada” y = sin t con “duty cycle” intermedio Típico: 350 KHz, 1000 Vpp (10 W sobre 10 Kohm)

y = sin t con “duty cycle” variable Diferentes efectos Sin contacto: “desecación” y = sin t con “duty cycle” variable Típico: 350 KHz, 2500 Vpp (20 W sobre 100 Kohm) Es un arco entre punta y piel, sin contacto

Mismo circuito Efecto de la corriente hasta 500 KHz (lo más común) Efecto de “radioemisión” > 3.5 MHz (tipo electrofisiología cardíaca para ablación en cardiología)

electrobisturí (monopolar) < 500 KHz punta Electro bisturí (monopolar) paciente placa

electrobisturí ” radio emisión” > 3.5 MHz punta Electro bisturí (monopolar) paciente placa aislada “antena”

Peligros 1. Corriente de fuga por otro camino (por ejemplo equipo de ECG) 2. Reducción de la superficie de la placa

Foto tomada de Valley Lab 1. Descarga a tierra hacia un equipo de ECG conectado a tierra: ver quemadura con la forma del electrodo Foto tomada de Valley Lab

=> La unidad del electrobisturí debe estar completamente aislada de tierra.

2. La placa se transforma en un “punto” de contacto en lugar de una serperficie Por esto es importante tener placas adhesivas y cuidar que no se despeguen

electrobisturí (monopolar) Se despega la placa y el conductor toca el paciente punta Electro bisturí (monopolar) paciente placa = quemadura

=> Para evitar que la Z de contacto con la placa aumente Dispositivo de monitoreo de placa Debe haber dos placas Corta la potencia ni bien inicia a despegarse Evita quemaduras (se llama REM “return electrode monitor)

Electrodos de retorno (chapas) rem: 2 contactos no rem: 1 contacto tomado de Valley Lab

electrobisturí “lápices”, electrodos oscilador RF modulador circuito de salida unidad de control fuente aislada * * muy aislada: 10 KV monitor de Z pedal, controles realimenta t Historia Cl. red

Parámetros de proyecto Aislación de fuente > 10 KV Vout entre 300 V y 3 KV (9 KV en corte) F entre 250 KHz y 2.5 MHz (tb 3.5 MHz) W entre 80 y 200 W (difícilmente más de 150 W) Tipos de modulación - PWM Vida media prevista 10 años Mantenimiento nulo (excepto accesorios errores uso) “Chapas” 70 cm2 en muslo (adhesivas descartables)

gráfica tomada de Valley Lab Carácterística de la fuente de corriente del eb Watt gráfica tomada de Valley Lab

En Uruguay Aprox 600 bisturies en uso 80% son “mono chapa” (sin rem) accidentes son raros (chapa mal colocada, exceso de potencia si no hay rem) pocos de tipo bipolar (para dermatólogos) tres marcas fundamentalmente (5 K$ - 20K$)

referencias Webster, J - "Medical Instrumentation. Application and design", 3ra ed, JW&S, 1998, Capítulo 13 Javier Macció “ELECTROBISTURI” en http://www.lumacnet.com/attach/bist.pdf Fabricantes: http://www.valleylab.com http://www.erbe-med.com http://www.minicomp.com.ar

www.nib.fmed.edu.uy