DISPOSITIVO PARA EL CORTE SEGURO DE TEJIDOS BIOLÓGICOS

DESCRIPCIÓN

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención es un dispositivo para el corte de tejidos biológicos durante una intervención quirúrgica y el uso de dicho dispositivo. En particular, el corte se realiza mediante un láser de forma segura sin penalizar la velocidad de actuación del mismo. El dispositivo combina información del láser, información sobre el tejido e información del usuario para aplicar las medidas de seguridad.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En aplicaciones quirúrgicas, los dispositivos basados en láseres presentan ventajas importantes respecto a los tradicionales útiles mecánicos, como pueden ser un bisturí, una sierra, una fresa o un piezoeléctrico. Entre dichas ventajas destacan la precisión, la realización de cortes con geometrías arbitrarias, la ausencia de vibraciones, la mejor recuperación tisular, y la ausencia de contacto. Sin embargo, esta última conlleva la desventaja de que se pierde la retroalimentación háptica y, con ella, el control sobre el alcance del corte en profundidad.

Con la instrumentación mecánica empleada tradicionalmente en cirugía, el cirujano sí recibe esta retroalimentación háptica, pudiendo controlar en todo momento la profundidad del corte a realizar. Así, la actuación de un útil mecánico está siempre limitada en el espacio gracias a que dicho útil sólo modifica aquello con lo que está físicamente en contacto. Por el contrario, en los dispositivos basados en láser, éste se propaga de forma rectilínea y puede actuar en el tejido sin contacto y sin control que limite el corte; es decir, no existe un punto de actuación del láser sino una dirección de actuación. En consecuencia, claramente existe un problema de garantizar la seguridad del corte láser para aplicaciones quirúrgicas.

Algunas soluciones a este problema propuestas en el estado de la técnica buscan estimar hasta dónde puede llegar a penetrar el láser en base a medidas de la superficie del tejido a cortar. En este tipo de soluciones, el proceso se realiza intercalando las medidas de la superficie del tejido con los cortes de dicho tejido en un proceso iterativo de verificación. Esto conlleva un importante inconveniente en cuanto a la duración total del procedimiento de corte, haciendo que estas soluciones sean poco viables en cirugías reales.

Adicionalmente, algunas de estas soluciones realizan el corte del tejido en un único punto, hacen progresar el corte en esa posición hasta llegar al final, y sólo se mueven a la siguiente posición de corte cuando han terminado la anterior. Esto presenta la desventaja de que la medida de la superficie del tejido puede volverse muy difícil en agujeros individuales estrechos y profundos, o en presencia de formas irregulares o angulosas en la superficie.

Por otro lado, estas soluciones presentan otra serie de inconvenientes que no garantizan la seguridad en el corte del tejido ya que o bien no definen bien la región inicial en la que se va a cortar uno o más tejidos o bien no definen en absoluto el final de un tejido a cortar o lo hacen con poca precisión o lo hacen únicamente para tejidos de determinadas características (p.ej. tejidos duros), requiriendo en este caso técnicas de procesamiento de imagen adicionales o limitando la aplicación de las soluciones a cirugías muy concretas. Estas limitaciones en la definición de mecanismos de seguridad para el corte de los tejidos pueden ocasionar que el corte no sea el adecuado y, consecuentemente, que la cirugía resulte insatisfactoria.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención propone una solución a los problemas anteriores mediante un dispositivo de corte de tejidos biológicos según la reivindicación 1 y el uso del dispositivo según la reivindicación 31. En reivindicaciones dependientes se definen realizaciones preferidas de la invención.

Un primer aspecto inventivo proporciona un dispositivo de corte de tejidos biológicos , que comprende: un emisor láser adaptado para cortar tejido biológico en una región; un controlador en comunicación con el emisor láser adaptado para activar y desactivar el emisor láser; un módulo óptico adaptado para determinar la superficie de un tejido de la región en modo operativo; una unidad central de proceso, en comunicación con el controlador y con el módulo óptico, adaptada para: definir una profundidad de corte preestablecida del emisor láser; definir al menos una superficie de referencia; generar un modelo numérico de la región gue comprende, al menos: la forma de la superficie del tejido de la región, la forma de la al menos una superficie de referencia, bajo la cual el corte está prohibido, la dirección del haz láser en la gue está orientado el emisor láser; activar el emisor láser si, en el modelo numérico, la posición gue corresponde a un punto de la recta gue representa el haz láser, y gue está distanciado de la intersección de la misma recta con la superficie del tejido una distancia igual a la profundidad de corte, está situada fuera de una región prohibida, siendo dicha región prohibida cualguiera de las partes del tejido de la región en las gue el corte está prohibido.

En este primer aspecto inventivo se define un dispositivo de corte de tejidos biológicos capaz de garantizar la seguridad del corte sin comprometer la velocidad del procedimiento. En un ejemplo, el dispositivo según la invención corta un volumen de tejido biológico óseo de 10x10x10 milímetros cúbicos en un rango de entre 50 y 400 segundos.

Este dispositivo de corte comprende un emisor láser - haz láser o simplemente láser - en comunicación con un controlador que lo activa o desactiva. De manera preferida, este emisor láser es del tipo Er:YAG con longitud de onda de emisión típica de 2940 nanómetros. Para garantizar la seguridad del corte, es necesario conocer la superficie del tejido a cortar, para lo cual el dispositivo de corte comprende adicionalmente un módulo óptico. Dicho módulo óptico está basado en técnicas topológicas ópticas comprendiendo, por ejemplo, un sistema de tomografía de coherencia óptica, o de luz estructurada o par estéreo; o en tecnologías híbridas, comprendiendo por ejemplo un sistema de tomografía optoacústica. Adicionalmente, el módulo óptico comprende medios computacionales capaces de identificar la forma de la superficie del tejido en base a las medidas tomadas por los sistemas ópticos u optoacústicos. Por otro lado, el dispositivo de corte comprende una unidad central de proceso en comunicación con el controlador y con el módulo óptico. A lo largo del documento se entenderá que la unidad central de proceso es una unidad capaz de recibir y transmitir datos así como de procesar dichos datos. En un ejemplo preferido, la unidad central de proceso es un procesador o un microprocesador.

Esta unidad central de proceso define, por un lado, una profundidad de corte preestablecida del emisor láser, entendiendo como tal la profundidad a la que puede llegar a cortar el láser medida desde la posición de la intersección de la recta que lo define con el tejido biológico. De manera preferida, la profundidad de corte del emisor láser oscila entre los 50 micrómetros y los 200 micrómetros.

Por otro lado, la unidad central de proceso define al menos una superficie de referencia bajo la cual no está permitido el corte. Esta o estas superficies de referencia se definen atendiendo a diferentes criterios, como pueden ser la delimitación del final de un tejido, la delimitación del comienzo de un tejido, una profundidad máxima preestablecida o una cota plana máxima preestablecida. Además, dichas superficies de referencia son dinámicas, esto es, a lo largo de la intervención quirúrgica, pueden añadirse nuevas superficies de referencias, modificarse las ya existentes y/o eliminarse.

La forma de estas superficies de referencia así como la forma de la superficie del tejido determinada por el módulo óptico son importadas al modelo numérico generado por la unidad central de proceso. En dicho modelo numérico es posible representar superficies correspondientes a entidades físicas adquiridas mediante dispositivos de medida, tales como la superficie del tejido; o también virtuales, tales como superficies de referencia definibles, por ejemplo, por un usuario. Adicionalmente, dicho modelo numérico comprende la dirección del haz láser en la que está orientado el láser. El modelo numérico permite determinar intersecciones y o condiciones a partir de las cuales es posible tomar decisiones. El modelo numérico, en un ejemplo preferido, está representado computacionalmente mediante una estructura de datos, que permite al menos definir un dominio, y las entidades geométricas relacionadas con superficies y líneas de actuación del láser.

Este modelo numérico permite determinar si el láser ha de activarse o no dependiendo de si se cumplen unos criterios de seguridad basados en la o las superficies de referencia definidas. Gracias al modelo numérico, se determina la posición de un punto de la recta que representa el haz láser distanciado de la intersección de la misma recta con la superficie del tejido una distancia igual a la profundidad de corte. Posteriormente, la unidad central de proceso evalúa si dicha posición está situada en una región prohibida, entendiendo como tal cualquiera de las partes del tejido de la región en las que el corte está prohibido. En particular, una región prohibida es la región de tejido existente debajo de una de las superficies de referencia.

De esta forma, se evita que el láser corte los tejidos o partes de tejidos de la región que no son objeto de la cirugía. Estas medidas de seguridad son esenciales, especialmente cuando los tejidos no objetivo son particularmente críticos, como pueden ser los nervios, la duramadre, o los vasos sanguíneos.

Ha de mencionarse que, en caso de existir más de una superficie de referencia, estas han de considerarse de forma acumulativa; es decir, la activación y desactivación del láser dependerá de todas ellas simultáneamente. Así, cuando una de las superficies de referencia no cumple el criterio de activación del láser, éste no va a ser activado por la unidad central de proceso aunque el resto de superficies de referencia sí cumplan dicho criterio de activación.

De esta forma, mediante el dispositivo del primer aspecto inventivo, la unidad central de proceso controla la activación del láser omitiendo las regiones prohibidas y permitiendo que el proceso continúe sin demora en el resto de regiones. Esto permite que el láser esté siempre preparado pero solo actúe sobre las regiones en las que hay que aplicar el tratamiento.

El corte y las medidas del módulo óptico se realizan continuamente y de forma coordinada e independiente mediante la unidad central de proceso. Dicha unidad actualiza la información recibida del módulo óptico para re-determinar la superficie del tejido dinámicamente durante el procedimiento de corte.

Así, la invención propone que el láser y el módulo óptico actúen simultáneamente; siendo esta característica contraria a las enseñanzas del estado de la técnica. El láser produce efectos en los tejidos que empeoran las medidas tomadas por el módulo óptico, por lo que la tendencia hasta ahora era evitar su uso simultáneo. Por ejemplo, el corte con láser conlleva la aparición de humo, polvo de hueso, vibraciones o chispas que alteran las medidas del módulo óptico. Adicionalmente, la aplicación continua o cíclica de nebulización, irrigación, soplado, aspiración, o cualquier combinación de estas operaciones con el objetivo de asegurar la refrigeración y limpieza de la zona quirúrgica también puede provocar perturbaciones en las medidas tomadas por el módulo óptico. Sin embargo, el dispositivo de la invención requiere determinar solo la superficie del tejido y dicha determinación es robusta incluso en presencia del láser de corte en acción y de fluidos de limpieza y refrigeración; por tanto, el impacto de las alteraciones provocadas por la actuación del láser en las medidas del módulo óptico no impide identificar la forma de la superficie del tejido de forma robusta y ventajosamente los tiempos del procedimiento se reducen radicalmente.

En una realización, lo unidad central de proceso está adicionalmente configurada para desactivar el emisor láser si, en el modelo numérico, al menos una de las posiciones de los puntos de lo recta que representa el haz láser localizados entre lo intersección de dicha recta con lo superficie del tejido y dicha intersección más una distancia igual a lo profundidad de corte, coincide con lo posición de al menos un punto de una región prohibida.

En esta realización, la unidad central de proceso estima, conforme al modelo numérico, la posición de un segmento de puntos de la recta que representa el haz láser y comprueba si al menos uno de los puntos de dicho segmento se encuentra dentro de una región prohibida, en cuyo caso desactiva el láser. En caso contrario, la unidad central de proceso activa el láser.

Este segmento comprende los puntos localizados entre la intersección de la recta que representa el haz láser con la superficie del tejido y dicha intersección más una distancia igual a la profundidad de corte.

En una realización, lo unidad central de proceso está adicionalmente configurada para desactivar el emisor láser si, en el modelo numérico, ninguna de las posiciones de los puntos de lo recta que representa el haz láser coincide con lo posición de algún punto de lo superficie del tejido. Por seguridad, la unidad central de proceso desactiva el láser en una posición determinada si éste no va a intersectar la superficie del tejido objetivo en dicha posición. Por ejemplo, si el láser está posicionado erróneamente fuera de la región quirúrgica, al activarse no va a incidir sobre un tejido objetivo, pudiendo llegar a dañar otros tejidos del paciente que no deberían tratarse o incluso pudiendo llegar a provocar daños en el propio personal médico.

En esta realización también se contempla la opción de que el módulo óptico no haya detectado ningún tejido, por ejemplo, porque el dispositivo se ha encendido antes de tiempo y el paciente aún no está posicionado en la camilla de operación o simplemente porque se ha producido un fallo en el módulo óptico. En estas circunstancias, es imprescindible detener el corte por láser para evitar que ocurra un accidente.

En una realización, lo ol menos una superficie de referencia es:

- una superficie límite que delimita el final del tejido de lo región; o

- una superficie límite que delimita el comienzo de un tejido diferente ol tejido de lo región cuyo superficie ho determinado el módulo óptico, estando dicho tejido diferente localizado a mayor profundidad que el tejido de lo región; o

- una superficie límite que delimita el final de un tejido diferente ol tejido de lo región cuya superficie ha determinado el módulo óptico, estando dicho tejido diferente localizado a mayor profundidad que el tejido de lo región; o

- una combinación de cualquiera de los anteriores.

Como ya se ha comentado, la o las superficies de referencia se definen atendiendo a diferentes criterios. En esta realización, las superficies de referencia son superficies límite que delimitan el final o el comienzo de un tejido, ya sea el tejido cuya superficie ha sido determinada por el módulo óptico, al que llamaremos tejido predominante, o bien un tejido colindante al anterior.

Porejemplo, en una cirugía de columna, la región en la cual el láserva a efectuar el corte comprenderá un híbrido de tejidos formado por al menos una vértebra, tejido blando, vasos, y otras estructuras colindantes o subyacentes, como la duramadre que protege el saco dural alrededor de la médula y los nervios espinales. En este caso, al inicio de la cirugía, el tejido predominante puede ser la vértebra, cuya superficie ha sido determinada por el módulo óptico. Una posible superficie de referencia es el final de dicha vértebra. Alternativa o simultáneamente, la superficie de referencia u otras superfides de referencia pueden ser superficies que delimiten el comienzo o el final de cualquier tejido blando o de los nervios colindantes a la vértebra. En otra fase más avanzada de la cirugía, el tejido predominante puede ser el ligamento amarillo, y una posible superficie de referencia es el final del ligamento amarillo o el comienzo del saco dural.

La unidad central de proceso define estas superficies límite en función de la información que reciben sobre la anatomía presente en el campo quirúrgico. Dicha información puede provenir de imágenes preoperatorias y/o imágenes intraoperatorias y/o de las medidas tomadas por el módulo óptico.

En una realización, lo ol menos una superficie de referencia se determina mediante imagen preoperatoria, preferiblemente mediante imagen por resonancia magnética, imagen por tomografía axial computarizada, o imagen porfluoroscopia.

La anatomía del paciente que requiere cirugía se conoce gracias a una o varias técnicas de imagen médica, típicamente resonancia magnética, tomografía axial computarizada o fluoroscopia realizada pre e/o intraoperatoriamente. Esta planificación puede indicar que ciertos elementos del volumen no tienen que tratarse, por ejemplo, porque pueden pertenecer a una estructura crítica como el saco dural, un nervio o un vaso sanguíneo.

Esta imagen se procesa y se segmenta para definir solo el volumen del tejido predominante de interés. Gracias a ello, los límites del tejido predominante y de los tejidos colindantes quedan debidamente diferenciados y esta información es transformada por la unidad central de proceso en al menos una superficie de referencia.

Alternativamente o como complemento a la información anterior, el módulo óptico también puede determinar la o las superficies que delimitan unos y otros tejidos para que la unidad central de proceso pueda definir la superficie de referencia.

Con esta o estas superficies de referencia, se delimitan el o los tejidos que pueden cortarse con el láser de los que no, garantizándose así la seguridad del corte.

En una realización, lo ol menos una superficie de referencia determinada mediante imagen preoperatorio es una superficie límite gue delimita el final del tejido hueso de lo región.

En algunos tipos de cirugía, como la cirugía de columna anteriormente mencionada, el tejido objetivo es el hueso. Concretamente, la osteotomía o eliminación de hueso para la realización de laminectomías y laminotomías es una fase habitual en procedimientos de descompresión y de estabilización. Mediante imagen preoperatoria, es posible visualizar los límites de este tipo de tejido con respecto a los tejidos colindantes, como pueden ser tejidos blandos como ligamento amarillo, saco dural, y nervios. Así, dado que en este tipo de procedimiento solo se requiere realizar el corte sobre la vértebra, la definición de una superficie de referencia como una superficie límite que delimita el final de dicha vértebra supone un criterio de seguridad muy fiable para evitar que los tejidos colindantes a la misma se vean afectados por el corte. Tras la osteotomía de una o varias partes de la vértebra, otra fase habitual de la cirugía de columna anteriormente mencionada es la eliminación de tejidos blandos situados entre el hueso y el saco dural, típicamente el ligamento amarillo o ligamentum flavum, con el objetivo de descomprimir los nervios y eliminar estenosis de canal liberándolos de la fuente de presión que produce dolor. En este procedimiento se puede utilizar como superficie de referencia el final del ligamento amarillo, la superficie del saco dural, o cualquier otra combinación de superficies iniciales o finales de los tejidos presentes en la zona anatómica de interés.

En una realización, lo ol menos una superficie de referencia es una superficie plana esencialmente paralela a un plano focal del emisor láser y/o a un plano focal del módulo óptico.

En esta realización, la superficie de referencia o al menos una de las superficies de referencia es una superficie plana que define una cota de corte máxima permitida. Esta superficie es sustancialmente plana y paralela a un plano focal, ya sea el plano focal del láser o el plano focal del módulo óptico. De manera preferida, ambos planos focales son coincidentes. A lo largo del documento se entenderá que plano focal es el plano perpendicular al eje óptico en que el emisor láser y/o el módulo óptico alcanzan su enfoque o resolución espacial óptimos. De manera preferida, esta cota máxima es elegida por el cirujano y recibida por la unidad central de proceso, que convierte la información en la superficie de referencia. Además, esta cota máxima puede ser dinámica, es decir, puede ir actualizando su profundidad a medida que avanza la intervención quirúrgica. A lo largo del documento, cuando se mencione el término cirujano puede entenderse cualquier usuario autorizado a intervenir en la operación o personal sanitario.

De manera preferida, el láser de corte va recorriendo el tejido biológico hasta que aplana la superficie, teniendo en cuenta un margen de tolerancias a partir del cual se considera que el aplanamiento de la superficie ha sido alcanzado. Este avance y aplanamiento en el corte del tejido se realiza en todo momento sin violar la superficie plana definida por cuestiones de seguridad. Según este modo de actuación, el haz láser actúa con mayor frecuencia sobre puntos de la superficie que tienen mayor altura.

Adicionalmente, este tipo de superficie de referencia proporciona varias ventajas técnicas relevantes que se derivan del hecho de que tanto el láser de corte como el módulo óptico tienen un plano focal donde la medida es óptima.

Por un lado, cuando el tejido de la región se ha aplanado, las medidas del módulo óptico se obtienen en condiciones favorables ya que dicho módulo óptico puede situarse en foco de forma óptima sin sufrir irregularidades de altura que podrían degradar las medidas o producir zonas de sombra, realizando así una medida de la superficie de la muestra en las condiciones más favorables. Por otro lado, el aplanamiento del tejido también permite que el láser se enfoque más óptimamente en el mismo y encuentre una superficie libre de obstáculos, lo que se traduce en un corte más eficiente. Finalmente, el disponer de una zona de corte aplanada facilita otras tareas que, aunque no forman parte de la cirugía como tal, son estrictamente necesarias para el éxito de la misma, como puede ser la tarea de irrigación durante la operación para mantener limpio el campo quirúrgico y para evitar daño térmico.

En una realización, lo ol menos una superficie de referencia es una superficie de profundidad máxima determinada a partir de lo superficie del tejido.

En esta realización, la superficie de referencia o una de las superficies de referencia es una superficie de profundidad que indica la profundidad máxima de corte permitida, punto por punto, respecto de la superficie del tejido determinada por el módulo óptico. Esta superficie de profundidad puede definirse respecto a la superficie del tejido de la región inicialmente determinada por el módulo óptico o en cualquier otro momento de la cirugía en el que se haya producido una actualización de dicha superficie del tejido.

De manera ventajosa, este tipo de superficie de referencia supone un medio de seguridad del dispositivo que permite que el tejido no sea cortado a una profundidad mayor a la definida por la unidad central de proceso, evitando así que puedan cortarse tejidos diferentes al objetivo.

En una realización, lo ol menos una superficie de referencia es

- una superficie límite que delimita el final del tejido de lo región; y/o

- una superficie límite que delimita el comienzo de un tejido diferente ol tejido de lo región cuyo superficie ho determinado el módulo óptico, estando dicho tejido diferente localizado a mayor profundidad que el tejido de lo región; y/o

- una superficie límite que delimita el final de un tejido diferente ol tejido de lo región cuya superficie ha determinado el módulo óptico, estando dicho tejido diferente localizado a mayor profundidad que el tejido de lo región; y/o

- una superficie plana esencialmente paralela a un plano focal del emisor láser y/o a un plano focal del módulo óptico; y/o

- una superficie de profundidad máxima determinada a partir de lo superficie del tejido.

La superficie de referencia puede ser individual, según cualquiera de las definidas en las realizaciones anteriores, o un conjunto de superficies de referencia que han de ser tenidas en cuenta de manera simultánea. Así, el dispositivo según la invención contempla una gran variedad de opciones de seguridad adaptables a cada cirugía particular. En una realización, lo unidad central de proceso define lo ol menos una superficie de referencia con un margen de seguridad.

A pesar de que el corte con láser es de una precisión muy superior al corte ocasionado por el instrumental quirúrgico tradicional, el dispositivo de la invención contempla que todas las superficies de referencia dispongan de un margen de seguridad para aumentar aún más la seguridad del procedimiento, evitando en todo momento que puedan cortarse tejidos no objetivo.

Los márgenes de seguridad, además, pueden ser dinámicos; es decir, pueden ir variando a lo largo de la intervención quirúrgica.

Se entiende por margen de seguridad una distancia preestablecida de tal forma que si una superficie de referencia no debe ser superada por un haz láser, el punto que determina si se supera o no la superficie de referencia es un punto distanciado la distancia preestablecida para evitar que se llegue a alcanzar dicha superficie de referencia. En este caso el margen de seguridad es equivalente a considerar que la superficie de referencia se ha acercado a la fuente de emisión la distancia preestablecida.

En una realización, lo unidad central de proceso comprende medios de entrada de definición de márgenes de seguridad de lo al menos una superficie de referencia.

Los márgenes pueden ser seleccionados por el cirujano o personal médico encargado de la operación, quien transmite los valores de estos márgenes a la unidad central de proceso a través de unos medios de entrada. La unidad central de proceso, por su parte, define o actualiza la o las superficies de referencia teniendo en cuenta dichos márgenes en el modelo numérico.

En una realización, el módulo óptico comprende un sistema de tomografía de coherencia óptica OCT.

A lo largo de este documento, se entenderá que sistema OCT es un sistema óptico capaz de determinar un volumen de la región de tejidos biológicos a cortar iluminando dicha región con una fuente parcialmente coherente, típicamente un diodo superluminiscente o una fuente de barrido. A partir de esta información obtenida por el sistema OCT, el módulo óptico identifica la superficie del tejido objetivo - o tejido predominante.

En una realización, el sistema de tomografía de coherencia óptica es sensible a lo polarización, PS-OCT. De manera más particular, en esta realización se contempla que el sistema OCT del módulo óptico sea sensible a la polarización, PS-OCT. Este tipo de sistemas se caracteriza porque sus medidas tienen en cuenta que los tejidos pueden modificar el estado de polarización de la luz que reflejan.

Ventajosamente, este tipo de sistemas ofrece medidas muy robustas ya que post procesan la luz reflejada por los tejidos de modo que hacen que la señal de intensidad o reflectancia sea insensible a las variaciones de polarización producidas por dichos tejidos, proporcionando un contraste óptimo independientemente de los efectos polarimétricos que se produzcan en el tejido. Esto permite determinar la superficie del tejido de forma robusta. Adicionalmente, con PS-OCT es posible llevar a cabo de forma precisa la distinción de tejidos que no son distinguibles mediante OCT, atendiendo a su diferente respuesta a la polarización, identificando así zonas prohibidas que, de otra forma, no habrían sido identificadas.

Como se ha comentado, de manera preferida, el láser de corte va recorriendo el tejido biológico hasta que aplana la superficie. En estas circunstancias, el sistema del módulo óptico, por ejemplo del tipo PS-OCT, realiza las medidas en condiciones óptimas ya que el igualamiento de superficie permite que el tejido se sitúe en el plano focal de dicho sistema. De igual forma, el emisor láser actúa en condiciones óptimas cuando la superficie aplanada del tejido se sitúa en su plano focal.

En una realización, el módulo óptico comprende un sistema del tipo:

- de luz estructurada;

- par estéreo; o

- de tomografía optoacústica.

Alternativamente a los sistemas OCT y PS-OCT, el módulo óptico puede comprender otro tipo de sistemas ópticos (de luz estructurada o par estéreo) u optoacústicos (de tomografía optoacústica) como los mencionados anteriormente.

En particular, un sistema de luz estructurada ilumina los tejidos típicamente empleando luz infrarroja con un proyector que dibuja un patrón espacial, por ejemplo, en cuadrículas. El patrón de luz se ve deformado según la forma de la superficie por lo que, conocido el patrón en una superficie plana, es posible inferir la forma de la superficie a partir de la captura del patrón deformado.

Un sistema de par estéreo ilumina el tejido típicamente con una fuente de luz infrarroja y reconstruye un volumen de los tejidos mediante técnicas estereoscópicas.

Por su parte, el sistema de tomografía optoacústica ilumina los tejidos con láser y realiza las medidas con un transductor ultrasónico.

En una realización, el emisor láser comprende un escáner que permite cambiar la dirección del haz para dirigirlo a distintos puntos de la región.

Este escáner permite que el láser recorra un área o patrón de escaneo previamente definido. De manera preferida, dicho patrón es uniforme. En un ejemplo, desde la perspectiva de un cirujano realizando una operación, el patrón se realiza desde la izquierda del cirujano a su derecha y de arriba abajo.

En el estado de la técnica, existen soluciones en las que el corte se establece de manera concreta en cada posición de forma que hasta que no se termina el corte en una posición, el láser no avanza hasta la siguiente posición. Sin embargo, en el contexto de la invención, este tipo de soluciones no es óptima para el funcionamiento del módulo óptico ya que las medidas del mismo pueden volverse muy difíciles, e incluso imposibles, en agujeros individuales estrechos y profundos, o en presencia de ángulos o formas complicadas de la superficie del tejido. Así, avanzar progresivamente en toda la región y no en un solo punto facilita las medidas del módulo óptico y, por ende, la definición de la superficie del tejido durante toda la cirugía. Adicionalmente, se facilita la visualización del campo quirúrgico por parte del cirujano y se llega progresivamente a la fase de la cirugía más próxima a tejidos críticos, aproximándose a ellos al unísono, lo que permite mejorar la seguridad.

Durante ese proceso, que se ejecuta de forma repetitiva y continua, el láser puede interaccionar con áreas que no tienen que ser tratadas; es decir, aquellas que anteriormente hemos llamado zonas prohibidas. De manera preferida, en tales situaciones, el escáner permite redirigir el láser hacia las regiones con tejidos objetivo omitiendo las zonas prohibidas. Gracias a ello, el láser no se enfría y continúa el procedimiento de corte en condiciones óptimas sin demora, lo que permite minimizar el tiempo necesario para realizar el corte.

De manera alternativa, el escáner permite que el láser continúe el patrón predefinido recorriendo las zonas prohibidas pero la unidad central de proceso impide que el láser se active, evitando así que éste corte tejidos no objetivo.

En una realización, lo unidad central de proceso está adaptada para llevar a cabo un barrido continuo del haz láser emitido por el emisor láser sobre lo región hasta alcanzar la al menos una superficie de referencia.

En esta realización, la unidad central de proceso permite el escaneo del láser hasta alcanzar la superficie de referencia o una de las superficies de referencia.

Por ejemplo, cuando la superficie de referencia es una superficie plana que define una cota máxima de corte, la unidad central de proceso permite el escaneo del láser hasta alcanzar dicha cota máxima. Si, en este punto, se decide aumentar la profundidad de la cota, la unidad central de proceso procederá a reanudar el escaneo del láser.

En otro ejemplo, cuando la superficie de referencia es una superficie límite que delimita el final de un hueso, la unidad central de proceso permite el escaneo del láser hasta alcanzar la superficie final del hueso. En un ejemplo más particular en el que, además, se impone un margen de seguridad, la unidad central de proceso permite el escaneo del láser hasta que en todo el hueso queda un espesor remanente igual a dicho margen de seguridad.

En una realización, el módulo óptico comprende una fuente óptica y un escáner que permite cambiar lo dirección de lo fuente óptica para dirigirla a distintos puntos de lo región.

En esta realización, el módulo óptico comprende un sistema OCT, PS-OCT o de tomografía optoacústica que, por su parte, comprenden una fuente óptica. Para hacer un barrido de la región de interés, el módulo óptico comprende adicionalmente un escáner que permite enfocar dicha fuente hacia diferentes puntos de la región. Ventajosamente, a medida que avanza el corte durante la cirugía, la fuente del módulo óptico es enfocada hacia los puntos del tejido en los que se ubica la nueva superficie para que la unidad central de proceso pueda redefinir con precisión dicha superficie en el modelo numérico.

En una realización, lo unidad central de proceso está adaptada para llevar a cabo un barrido continuo de lo fuente óptica del módulo óptico sobre lo región.

En esta realización más particular, la unidad central de proceso controla el barrido de la fuente óptica anteriormente mencionado.

En una realización, el control del barrido establecido por el emisor láser y el barrido establecido por el módulo óptico son independientes.

Aunque los barridos del emisor láser y del módulo óptico están regidos por la unidad central de proceso, dichos barridos son independientes el uno del otro. De esta forma, los parámetros que definen cada uno de dichos barridos, como la velocidad, son totalmente independientes el uno del otro con lo que pueden detenerse o modificarse sin que el otro barrido se vea afectado.

En el caso del barrido del módulo óptico puede, por ejemplo, requerir una frecuencia de barrido menor para que la información sobre el tejido esté adecuadamente actualizada.

En una realización, el barrido de lo fuente óptica del módulo óptico sobre lo región es ejecutado cuando se cumple un criterio de obsolescencia de entre los siguientes: tras haber pasado un periodo de tiempo preestablecido , previamente a lo activación o desactivación del emisor láser por parte de lo unidad central de proceso.

Como ya se ha adelantado, las trayectorias de corte y las medidas del módulo óptico se realizan de forma independiente, con lo cual no tienen por qué ir acompasadas.

Aunque las medidas del módulo óptico se realizan de manera continuada, es posible que se produzca algún error en el escaneo del módulo sobre la región de interés o que las medidas se estén tomando en instantes de tiempo excesivamente largos. Así, la información en la que se basa el modelo numérico en un determinado instante de tiempo puede estar desactualizada, lo que podría ocasionar un corte erróneo de tejidos que ponga en peligro la cirugía.

Para evitar este tipo de situaciones, el dispositivo prevé una actualización de las medidas tomadas por el módulo óptico en situaciones críticas. En particular, cuando ha pasado un periodo de tiempo previamente predefinido, evitando así que exista algún problema en el refresco de la toma de medidas, y antes de que la unidad central de proceso active o desactive el emisor láser, de forma que se asegure que el corte o la ausencia de corte se están llevando a cabo sobre un tejido cuya información está actualizada en el modelo numérico.

En una realización, el modelo numérico generado por la unidad central de proceso, la al menos una superficie plana se establece deforma progresiva en una pluralidad de cotas de profundidad respecto del plano focal del emisor láser y/o del plano focal del módulo óptico, de tal modo gue la al menos una superficie plana cambia a una profundidad mayor cuando la superficie del tejido ha descendido por la acción del láser del emisor láser hasta la profundidad de dicha superficie plana.

Cuando al menos una de las superficies de referencia es una superficie plana y paralela respecto a un plano focal, el del emisor láser y/o el del módulo óptico, dicha superficie se define a una determinada profundidad. Esta profundidad puede ir avanzando a medida que el láser alcanza la superficie plana definida en un momento dado de forma que se actualiza la superficie plana a una profundidad mayor a la anterior.

Así, se definen una pluralidad de cotas a diferentes profundidades que permite ir realizando el corte por tramos donde la seguridad está garantizada.

La pluralidad de cotas puede ser estática, es decir, estar predefinida antes de que comience la cirugía, o dinámica, es decir, se va actualizando la superficie plana a medida que avanza la cirugía. En un ejemplo particular, la diferencia de profundidades entre las cotas consecutivas es constante. En otro ejemplo, la diferencia de profundidades entre cotas consecutivas es variable. En otro ejemplo, el cirujano decide la nueva profundidad de la superficie plana durante la cirugía e introduce su valor a través de unos medios de entrada en la unidad central de proceso, que convierte dicha información en la nueva superficie plana actualizada y la asigna al modelo numérico. En una realización, la unidad central de proceso comprende medios de entrada de definición de la al menos una superficie de referencia que son asignados al modelo numérico.

A lo largo del documento, se ha comentado que es posible que el cirujano o personal médico tomen diferentes decisiones relacionadas con las superficies de referencia antes y durante la intervención quirúrgica. Estas decisiones han de ser tenidas en cuenta por la unidad central de proceso, que analiza la información recibida y la emplea para definir las superficies de referencia y para asignarlas al modelo numérico.

De manera preferida, los medios de entrada están configurados con una interfaz que permite la interacción entre la unidad central de proceso y el cirujano, personal médico o usuario.

En una realización, la unidad central de proceso comprende medios de entrada de definición de una región a evitar, cuya forma es asignada al modelo numérico; y la unidad central de proceso está adicionalmente configurada para desactivar el emisor láser si, en el modelo numérico, al menos una de las posiciones de los puntos de la recta que representa el haz láser localizados entre la intersección de dicha recta con la superficie del tejido y dicha intersección más una distancia igual a la profundidad de corte, coincide con la posición de al menos un punto de la región a evitar.

Además de las regiones prohibidas, antes o durante una cirugía es posible que el usuario, cirujano o personal médico decida que otro tipo de regiones concretas no pueden estar sometidas al corte con láser por cuestiones de seguridad. Por ejemplo, cuando durante la cirugía se percatan de que existe una estructura crítica que no se encuentra dentro de una región prohibida.

Para estas situaciones, la unidad central de proceso comprende medios de entrada adicionales a partir de los cuales el usuario puede definir una región a evitar, entendiendo como tal una región particular que no puede cortarse con láser. De manera preferida, estos medios de entrada son una interfaz.

En un ejemplo preferido, la región a evitar se define en una vista en planta del campo quirúrgico, prohibiéndose el corte, a cualquier profundidad, en todos los puntos cuyas coordenadas "x" e "y" pertenecen a la región definida. Las coordenadas "x" e "y" han de interpretarse de manera genérica como las coordenadas con las que se identifican puntos específicos de una superficie, independientemente del modo en que la superficie se ha parametrizado. En un ejemplo particular en el que se emplea un sistema de coordenadas cartesianas, las coordenadas "x" e "y" corresponden a los ejes de abscisa y ordenada.

Esta información es recibida por la unidad central de proceso, que se encarga de procesarla para asignar la forma de la región a evitar al modelo numérico. Adicionalmente, la unidad central de proceso está configurada para desactivar el emisor láser si el haz de éste, conforme a la profundidad de corte establecida, llega a penetrar dentro de la región a evitar.

En una realización, el dispositivo comprende unos medios de visualización del campo quirúrgico, preferiblemente una pantalla que muestra una imagen de vídeo RGB.

Para ofrecer información visual al usuario en todo momento durante la intervención quirúrgica, el dispositivo comprende estos medios de visualización. En un ejemplo preferido, los medios de visualización son una pantalla o monitor que muestra al cirujano una imagen de vídeo del campo quirúrgico en planta y, en particular, la imagen es RGB. Como imagen RGB ha de entenderse una imagen cuyos colores pueden definirse mediante el modelo estándar de color RGB.

Además, los medios de visualización ventajosamente ayudan al usuario o cirujano en la elección de la región a evitar, en caso de que la considere necesaria. Esa región a evitar es dibujada por el usuario en el contexto de la imagen mostrada en los medios de visualización, preferiblemente un vídeo RGB que muestra el campo quirúrgico en planta. En estos casos, se prohíbe el corte, a cualquier profundidad, en todos los puntos cuyas coordenadas Y e 'y' pertenecen a la región definida a partir de la imagen mostrada en los medios de visualización.

En una realización, los medios de visualización del campo quirúrgico adicionalmente muestran información sobre la distancia de cada punto de la superficie del tejido hasta la al menos una superficie de referencia. Con el objetivo de tener una fuente adicional de información visual sobre el acercamiento al objetivo de la cirugía, en esta realización, el cirujano es informado de la distancia de cada punto de la superficie del tejido hasta la superficie de referencia. En caso de haber más de una superficie de referencia, la distancia se calculará hasta la superficie de referencia más cercana a cada punto. Esta información adicional se sobreimprime a la imagen mostrada en los medios de visualización del campo quirúrgico.

La unidad central de proceso realiza los cálculos de distancias conforme al modelo numérico y los muestra a través de los medios de visualización del campo quirúrgico.

En una realización, lo unidad central de proceso está adicionalmente configurada para que, durante un proceso de corte barriendo un conjunto de puntos de lo región mediante el emisor láser, cada vez que lo secuencia de puntos llega a un punto donde el emisor láser tiene impedida lo emisión, se posiciona en el siguiente punto que sí tiene permitida lo emisión sin detener lo emisión del haz láser.

Para evitar demorar el procedimiento, cuando el láser del dispositivo va a incidir en un punto en el que no ha de efectuarse el corte, la unidad central de proceso redirige el láser hacia otra región que sí comprende tejidos objetivo, es decir, hacia otra región sobre la que sí hay que efectuar un corte. De manera preferida, la redirección del láser se realiza mediante un escáner comprendido en el módulo óptico.

Según este ejemplo de realización, ventajosamente, no solo se evitan tiempos en los que el láser está inactivo sino que, al saltar a otro punto donde puede seguirtra bajando, el láser no se enfría y se mantiene en condiciones operativas óptimas.

De manera alternativa, la unidad central de proceso ordena al emisor láser barrer todos los puntos de la región pero solo permite su activación en aquellos en los que el corte está permitido.

En una realización, lo unidad central de proceso está adicionalmente configurada para definir una función que representa un escalar representativo del nivel de temperatura en un conjunto de puntos de lo región de un determinado patrón donde: la función inicialmente toma un valor de referencia preestablecido; cada vez que el emisor láser incide en un punto del patrón, lo función es incrementada en ese punto un primer valor incrementa! preestablecido; cada periodo de tiempo preestablecido los valores de todos los puntos se reducen un segundo valor incremental preestablecido; para cada punto del patrón, si éste supera un valor umbral preestablecido, en el modelo numérico ese punto se asigna como punto donde no está permitido el corte mientras permanezca por encima de dicho valor umbral.

Cuando el tamaño de la región de corte es muy pequeño, puede darse la situación en la que el láser actúe sobre estas regiones de forma muy continua y llegue a dañarlas térmicamente. Así, aunque el proceso puede empezar con una región de actuación amplia, durante el corte pueden surgir zonas prohibidas y, opcionalmente, zonas a evitar cada vez más extensas. De este modo las regiones donde se va a efectuar el corte son cada vez más pequeñas y el láser pasa por ellas cada vez con mayor frecuencia, aumentando en el proceso la potencia por unidad de superficie. Cuando esta potencia supera un determinado umbral, el tejido empieza a quemarse.

En el estado de la técnica, para evitar que el corte por láser produzca daño térmico por calentamiento tisular, existe la necesidad de refrigerar la zona de corte mediante irrigación o nebulización. Este hecho constata que la tendencia hasta día de hoy es no emplearsimultáneamente el emisor lásery el módulo óptico, sino que el corte del tejido y las medidas del módulo óptico se realizan alternativamente. Sin embargo, como ya se ha ido comentando a lo largo del documento, la invención sí contempla como ejemplo de realización el uso simultáneo del láser y el módulo óptico.

El dispositivo según esta realización contempla regular la potencia por unidad de superficie del láser para que no sobrepase un umbral predefinido. Este umbral puede ser dinámico e ir variando a lo largo de la intervención quirúrgica. En un ejemplo, el usuario, cirujano o personal médico selecciona el umbral en un determinado momento de la operación y lo introduce a través de unos medios de entrada de la unidad central de proceso que, de manera preferida, son una interfaz.

Esta protección térmica se basa en un modelo simplificado de la temperatura del tejido, teniendo en cuenta su calentamiento y enfriamiento punto por punto, que cuenta el número de pulsos láser admisible por unidad de tiempo. En este modelo, se define un escalar que es reflejo de la temperatura de un punto del tejido. Cada disparo del láser incrementa este escalar en una cantidad fija de incremento de forma que, si se supera el valor umbral predeterminado, el modelo numérico contempla que ese punto sea un punto donde no está permitido el corte mientras el escalar de temperatura asociado siga por encima del umbral.

El modelo, como se ha comentado, también contempla el enfriamiento del tejido por lo que el escalar, en cada punto del tejido, disminuye una cantidad fija de decremento (igual o diferente a la cantidad fija de incremento) cuando ha transcurrido un periodo de tiempo predeterminado. Este periodo de tiempo puede ser fijo o dinámico durante la cirugía. Además, puede ser seleccionado en un momento concreto de la cirugía por parte del cirujano o personal médico, que introducirán el valor en la unidad central de proceso a través de unos medios de entrada, preferiblemente una interfaz.

En una realización, lo unidad central de proceso está adicionalmente configurada para que durante un proceso de corte barriendo un conjunto de puntos de lo región mediante el emisor láser, los puntos donde el corte ha profundizado menos que otras adquieran prioridad en lo secuencia de barrido para compensar lo profundidad del corte.

Como ya se ha adelantado anteriormente, una forma de corte por láser de una región objetivo puede hacerse mediante un modo de control que regula la activación del láser para lograr que el fondo del corte siempre sea un plano. Así, durante el proceso de corte, habrá regiones que estarán más profundas que otras.

Para lograr el objetivo de aplanar el fondo del corte, en esta realización se contempla que la unidad central de proceso esté configurada para dar prioridad a los puntos menos profundos, de forma que desactiva el láser en los puntos o zonas más profundos y lo activa en los puntos o zonas más superficiales. Según otro ejemplo de realización, el salto de un punto a otro se hace sin desactivar el láser pero incidiendo más veces en aquellos puntos de mayor altura. De este modo, las zonas superficiales van haciéndose cada vez más profundas mientras que las profundas permanecen inalteradas hasta que todos los puntos terminan teniendo la misma cota.

En una realización, lo unidad central de proceso comprende medios de detención de lo emisión del emisor láser adaptados para detener lo emisión del emisor láser cuando está operativo.

El dispositivo de la invención también contempla una opción para detener la actuación del láser en cualquier circunstancia, aunque ningún otro criterio de seguridad definido anteriormente se esté cumpliendo.

Para ello, la unidad central de proceso recibe la orden de detención del exterior, que de manera preferida habrá sido emitida por el usuario o cirujano. Ventajosamente, la seguridad en el corte está garantizada cuando, por cualquier motivo, el personal médico considere que el corte ha de detenerse.

En una realización, el dispositivo comprende adicionalmente una unidad de gestión de fluidos adaptada para proveer, en modo operativo, de un flujo o bien de gas, o bien de líguido, o bien de una nebulización con partículas de líguido en gas, en una región gue contiene la región de tejido biológico sobre la gue actúa el emisor láser.

Los tejidos cortados por el dispositivo suelen sangrar de forma continua y la propia operación de corte también genera continuamente partículas y restos sólidos que deben ser retirados de la zona de actuación del láser.

En esta realización, además del corte por láser, el dispositivo tiene capacidad de limpieza. Para ello, comprende una unidad de gestión de fluidos que provee de un flujo de gas, líquido o una nebulización capaces de arrastrar elementos indeseados presentes en una región en la que está contenida la región de tejidos a cortar por el emisor láser.

De manera preferida, el flujo de gas o líquido o la nebulización se proveen a través de un conducto que conecta la unidad de gestión de fluidos con la región quirúrgica.

Ventajosamente, por un lado, el láser puede actuar sobre una zona de tejido que está libre de sangre y/o partículas indeseadas que pueden afectar a la precisión del corte y, por otro lado, la exactitud de las medidas del módulo óptico no se ven afectadas, pudiéndose determinar la superficie real del tejido objetivo libre de estos elementos indeseados. Un segundo aspecto inventivo proporciona el uso del dispositivo del primer aspecto inventivo en un procedimiento de cirugía mínimamente invasiva robotizada.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Estas y otras características y ventajas de la invención, se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de una forma preferida de realización, dada únicamente a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a las figuras que se acompañan. Figura 1 En esta figura se muestra un esquema general del dispositivo según una realización de la invención.

Figura 2 En esta figura se muestra un esquema de una sección de la superficie del tejido determinada por el módulo óptico junto con tres superficies de referencia diferentes. Figura 3 En esta figura se muestra un ejemplo de cómo la unidad central de proceso prioriza unos puntos para el corte frente a otros para lograr aplanar la superficie del tejido.

Figura 4 En esta figura se muestra un situación en la que la unidad central de proceso desactiva el láser por interactuar con una zona a evitar. Figura 5 En esta figura se muestra un ejemplo del control de temperatura de los tejidos llevado a cabo por el dispositivo de la invención.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En la Figura 1 se muestra un esquema general del dispositivo de corte de tejidos biológicos, representados en esta figura mediante líneas paralelas. El dispositivo comprende un emisor láser (1) configurado para cortar dichos tejidos en una región (R), cuya activación y desactivación es ordenada por un controlador (2). En una realización, el emisor láser (1) comprende un escáner que permite cambiar la dirección del haz para dirigirlo a distintos puntos de la región (R).

El dispositivo comprende además un módulo óptico (3) capaz de detectar la superficie (S) del tejido de la región (R). De manera preferida, el módulo óptico (3) comprende un sistema óptico u optoacústico que realizan una serie de medidas procesadas posteriormente por unos medios computacionales para determinar la superficie (S) del tejido.

En un ejemplo preferido, el módulo óptico (3) comprende un sistema de tomografía de coherencia óptica (OCT), que puede ser sensible a la polarización (PS-OCT). Otros ejemplos de sistemas ópticos del módulo óptico (3) son de tipo luz estructurada o par estéreo. Otro ejemplo de sistema optoacústico del módulo óptico (3) es un sistema de tomografía optoacústica.

En una realización, el módulo óptico (3) comprende adicionalmente una fuente óptica y un escáner que permite cambiar la dirección de la fuente óptica para dirigirla a distintos puntos de la región (R).

El dispositivo adicionalmente comprende una unidad central de proceso (5) en comunicación con el controlador (2) y el módulo óptico (3). Por un lado, manda las órdenes de activación y desactivación del láser al controlador (2) y, por otro, recibe información del módulo óptico (3) y la procesa. La unidad central de proceso (5) genera un modelo numérico (MN) de la región (R) que comprende, al menos, la forma de la superficie (S) de la región (R) determinada por el módulo óptico (3); la dirección del haz láser en la que está orientado el emisor láser (1); y la forma de una o varias superficies de referencia (SR).

La o las superficies de referencia (SR) están definidas por la propia unidad de proceso (5). Estas superficies (SR) delimitan la superficie de una región prohibida de los tejidos en la que el corte está prohibido por diversas razones; por ejemplo, porque un tejido crítico como un nervio o un vaso sanguíneo está contenido en dicha región.

Por otro lado, la unidad central de proceso (5) define una profundidad de corte (d) del emisor láser (1) que puede ser fija o variable durante toda la intervención quirúrgica. De manera preferida, la profundidad de corte (d) es seleccionable.

A partir del modelo numérico (MN) generado, la unidad central de proceso (5) estima la posición del punto de la recta que representa el haz láser distanciado de la intersección de dicha recta con la superficie (S) del tejido una distancia igual a la profundidad de corte (d). Si la posición estimada indica que el punto está situado fuera de una región prohibida, la unidad central de proceso (5) activa el emisor láser (1) a través del controlador (2) y, por el contrario, lo desactiva si dicho punto está dentro de la región prohibida.

Alternativa o adicionalmente, a partir del modelo numérico (MN) generado, la unidad central de proceso (5) estima la posición de los puntos de la recta que representa el haz láser posicionados desde la intersección de dicha recta con la superficie (S) del tejido hasta dicha intersección más una distancia igual a la profundidad de corte (d). Si las posiciones estimadas de dichos puntos no coinciden con los puntos de una región prohibida, la unidad central de proceso (5) activa el emisor láser (1) a través del controlador (2) y, por el contrario, lo desactiva si la posición de al menos uno de los puntos coincide con al menos un punto de la región prohibida.

La unidad central de proceso (5) define la o las superficies de referencia (SR) en función de diversos criterios.

Criterio 1 : superficie límite que delimita el comienzo o final de un tejido. Este tejido puede seraquel cuya superficie (S) ha sido determinada porel módulo óptico (3) — tejido predominante - o un tejido adyacente al anterior.

Criterio 2: superficie plana esencialmente paralela a un plano focal del emisor láser (1) y/o a un plano focal del módulo óptico (3) que establece una cota máxima de corte.

Criterio 3: superficie de profundidad máxima estimada, punto por punto, a partir de la superficie (S) del tejido determinada por el módulo óptico (3).

Estas superficies de referencia (SR) pueden ser dinámicas, es decir, pueden variar a lo largo de la intervención quirúrgica. Por ejemplo, una superficie plana que establece una cota máxima de corte al comienzo de la operación puede actualizarse a una profundidad mayor a medida que avanza el corte. En otro ejemplo, como la superficie (S) del tejido va variando a lo largo de la operación, pueden irse definiendo diferentes superficies de profundidad máxima.

La unidad central de proceso (5) define estas superficies de referencia (SR) en base a información preoperatoria, a las medidas del propio módulo óptico (3) y/o a decisiones tomadas por el personal médico. Una vez las ha definido, las asigna al modelo numérico (MN) generado.

Además, con el objetivo de aumentar la seguridad del corte, el dispositivo contempla incluir márgenes de seguridad para dichas superficies de referencia (SR) que pueden ser fijos o ir variando a lo largo de la intervención quirúrgica. De manera preferida, la unidad central de proceso (5) comprende medios de entrada de definición de márgenes de seguridad, siendo el personal médico el encargado de introducir dichos márgenes a través de una interfaz.

En la Figura 2 se muestra un ejemplo de superficie (S) del tejido de la región (R) determinado por el módulo óptico (3) y tres superficies de referencia (SR1-SR3) definidas conforme a tres criterios diferentes.

La superficie de referencia SR1 es una superficie que delimita el final del tejido predominante, por ejemplo, el final de una vértebra en una cirugía de columna. En este ejemplo de la Figura 2, la unidad central de proceso (5) define esta superficie SR1 y la asigna al modelo numérico (MN) a partir de imágenes preoperatorias; como pueden ser imágenes adquiridas mediante resonancia magnética, tomografía axial computarizada o fluoroscopia. En un ejemplo alternativo, la unidad central de proceso (5) define esta superficie SR1 y la asigna al modelo numérico (MN) a partir de las medidas realizadas por el sistema óptico u optoacústico del módulo óptico (3).

La superficie de referencia SR2 es una superficie plana de cota máxima. En este ejemplo de la Figura 2, la profundidad de esta superficie de referencia SR2 ha sido definida por el cirujano al comienzo de la cirugía. El valor de la profundidad decidido por el cirujano es recibido por la unidad central de proceso (5) a través de una interfaz y, posteriormente, dicha unidad (5) procesa la información para definir la superficie de referencia SR2 y la asigna al modelo numérico (MN).

La superficie de referencia SR3 es una superficie de profundidad máxima definida, punto por punto, respecto de la superficie (S) del tejido determinada al comienzo de la intervención quirúrgica por el módulo óptico (3). La unidad central de proceso (5) recibe la superficie (S) del tejido por parte del módulo óptico (3), procesa la información, define la superficie de profundidad máxima SR3, y la asigna al modelo numérico (MN). Las superficies de referencia SR2 y SR3, adicionalmente, irán variando a lo largo de la intervención quirúrgica. Por un lado, el cirujano podrá introducir a través de la interfaz nuevos valores de profundidades para las nuevas superficies planas SR2 que serán posteriormente procesadas por la unidad central de proceso (5) para definir y asignar dichas superficies al modelo numérico (MN). Por otro lado, teniendo en cuenta que la superficie (S) del tejido evoluciona a medida que avanza el procedimiento de corte, la unidad central de proceso (5) podrá definir nuevas superficies de profundidad máxima SR3 según vaya recibiendo actualizaciones de la superficie (S) del tejido por parte del módulo óptico (3), asignando posteriormente dichas nuevas superficies de profundidad máxima SR3 al modelo numérico (MN).

En la Figura 2 se muestran adicionalmente una serie de puntos del tejido (P1-P4) en los que el haz láser incide, siendo la unidad central de proceso (5) la encargada de determinar si el láser ha de estar o no activo en cada caso. Para ello, como se ha comentado, la unidad central de proceso (5) estima la posición del punto de la recta que representa el haz láser distanciado de la intersección de dicha recta con la superficie (S) del tejido una distancia igual a la profundidad de corte (d). Dicho punto está representado en la figura por una cruz. Se entiende que el punto está distanciado de la intersección en la dirección opuesta de la fuente del haz láser, esto es, situado en el seno del tejido. Si la posición estimada indica que el punto está situado fuera de una región prohibida - aquella por debajo de una de las superficies de referencia (SR1-SR3) - la unidad central de proceso (5) activa el emisor láser (1) a través del controlador (2) y, por el contrario, lo desactiva si dicho punto está dentro de una región prohibida.

De manera alternativa, la unidad central de proceso (5) estima la posición de los puntos de la recta que representa el haz láser comprendidos entre la intersección de dicha recta con la superficie (S) del tejido y dicha intersección más una distancia igual a la profundidad de corte (d). Si las posiciones estimadas indican que el segmento completo está situado fuera de una región prohibida - aquella por debajo de una de las superficies de referencia (SR1-SR3) - la unidad central de proceso (5) activa el emisor láser (1) a través del controlador (2) y, por el contrario, lo desactiva si el segmento está, al menos parcialmente, dentro de una región prohibida. A continuación, se describe el estado del láser (1) en cada uno de los puntos anteriormente mencionados de la Figura 2.

Punto Pl: láser activado ya que el punto está fuera de todas las regiones prohibidas.

Punto P2: láser desactivado ya que el punto está dentro de la región prohibida definida por la superficie SR2.

Punto P3: láser activado ya que el punto está fuera de todas las regiones prohibidas.

Punto P4: láser desactivado ya que el punto está dentro de la región prohibida definida por la superficie SR1.

En un ejemplo, la unidad central de proceso (5) del dispositivo descrito en cualquiera de las Figuras 1 o 2, adicionalmente, está adaptada para llevar a cabo un barrido continuo de la fuente óptica del módulo óptico (3) sobre la región (R).

La unidad central de proceso (5) controla el escáner que permite que la fuente del módulo óptico (3) recorra la región (R) haciendo un barrido continuo. Gracias a ello, se van actualizando las medidas y, con ellas, la superficie (S) del tejido en el modelo numérico (MN).

En un ejemplo más particular, este barrido de la fuente óptica se ejecuta cuando se cumple un criterio de obsolescencia de las medidas de entre los siguientes: tras haber pasado un periodo de tiempo preestablecido, previamente a la activación o desactivación del emisor láser (1) por parte de la unidad central de proceso (5).

Al imponer estos criterios de obsolescencia, el dispositivo asegura que las medidas del módulo óptico (3) van a estar actualizadas, al menos, cada periodo de tiempo preestablecido y/o cada vez que el láser vaya a cambiar su estado de inactivo a activo (o viceversa).

En una ejemplo, la unidad central de proceso (5) también está adaptada para llevar a cabo un barrido continuo del haz láser emitido por el emisor láser (1) sobre la región (R) hasta alcanzar la al menos una superficie de referencia (SR). En un ejemplo particular, el control del barrido establecido por el emisor láser (1) y el barrido establecido por el módulo óptico (3) son independientes. Este barrido se realiza siguiendo un patrón de escaneo previamente definido. De manera preferida, dicho patrón es uniforme. En un ejemplo, desde la perspectiva de un cirujano realizando una operación, el patrón se realiza desde la izquierda del cirujano a su derecha y de arriba abajo.

Durante ese proceso, que se ejecuta de forma repetitiva y continua, el láser (1) puede interaccionar con áreas que no tienen que ser tratadas; es decir, aquellas que anteriormente hemos llamado zonas prohibidas.

En un ejemplo preferido, la unidad central de proceso (5) está adicionalmente configurada para que, durante un proceso de corte barriendo un conjunto de puntos de la región (R) mediante el emisor láser (1), cada vez que la secuencia de puntos llega a un punto donde el emisor láser (1) tiene impedida la emisión, se posiciona en el siguiente punto que sí tiene permitida la emisión sin detener la emisión del haz láser.

Esto es, la unidad central de proceso (5) controla que el láser omita las regiones prohibidas consiguiendo que el proceso se complete sin demora. El re-direccionamiento del láser hacia regiones no prohibidas puede llevarse a cabo mediante el escáner del módulo óptico (3).

A parte de la evidente rapidez conseguida con este procedimiento, adicionalmente se cuenta con la ventaja de que el láser siempre opera en condiciones óptimas ya que no se desactiva y, por ende, no llega a enfriarse.

Alternativamente, la unidad central de proceso (5) puede ordenar al láser que continúe barriendo el patrón predefinido recorriendo las zonas prohibidas pero impidiendo que el láser (1) esté activo sobre las mismas.

En un ejemplo preferido, el láser de corte va barriendo el tejido biológico hasta que aplana la superficie (S), teniendo en cuenta un margen de tolerancias a partir del cual se considera que el aplanamiento de la superficie ha sido alcanzado.

Para lograr el objetivo de aplanar el fondo del corte, en un ejemplo de realización, la unidad central de proceso (5) está adicionalmente configurada para que los puntos donde el corte ha profundizado menos que otras adquieran prioridad en la secuencia de barrido para compensar la profundidad del corte.

Así, la unidad central de proceso (5) da prioridad a los puntos menos profundos, de forma que desactiva el láser en los puntos o zonas más profundos, y lo activa en los puntos o zonas más superficiales. De este modo, las zonas superficiales van haciéndose cada vez más profundas mientras que las profundas permanecen inalteradas hasta que todos los puntos terminan teniendo la misma cota.

Según otro ejemplo de realización, para mantener las condiciones operativas del láser y que éste no se enfríe con la desactivación, el láser permanece activo pero va saltando entre puntos de mayor altura evitando pasar por puntos de menor altura.

Este ejemplo de realización se ilustra en la Figura 3, donde se muestran las posiciones de un conjunto de puntos de la superficie (S) del tejido en los que incide el láser (1). En este ejemplo particular, se ha definido una superficie de referencia (SR) plana que define la cota máxima de corte a alcanzar.

En el punto 1, vemos que la superficie (S) del tejido ha alcanzado la cota máxima de corte mientras que en los puntos P2 a P4 la superficie (S) es menos profunda. Para alcanzar el objetivo de aplanamiento del corte, la unidad central de proceso (5) en este ejemplo dará prioridad al corte en el punto P4 seguido de los puntos P3 y P2. Por cuestiones de seguridad, este avance y aplanamiento en el corte del tejido se realiza en todo momento sin violar la superficie de referencia (SR) plana definida.

Esta superficie de referencia (SR) plana puede establecerse de forma progresiva en una pluralidad de cotas de profundidad respecto del plano focal del emisor láser (1) y/o del plano focal del módulo óptico (3), de tal modo que la al menos una superficie plana cambia a una profundidad mayor cuando toda la superficie (S) del tejido ha descendido por la acción del láser del emisor láser (1) hasta la profundidad de dicha superficie plana.

En un ejemplo, cualquiera de las superficies de referencia (SR) puede definirse mediante unos medios de entrada de definición de la al menos una superficie de referencia (SR) comprendidos en la unidad central de proceso (5), siendo posteriormente asignadas las superficies de referencia (SR) definidas al modelo numérico (MN). Adidonalmente, en otro ejemplo, la unidad central de proceso (5) comprende medios de entrada de definición de una región a evitar (RE), cuya forma es asignada al modelo numérico (MN). La unidad central de proceso (5) está adicionalmente configurada para desactivar el emisor láser (1) si, en el modelo numérico (MN), al menos una de las posiciones de los puntos de la recta que representa el haz láser localizados entre la intersección de dicha recta con la superficie (S) del tejido y dicha intersección más una distancia igual a la profundidad de corte (d), coincide con la posición de al menos un punto de la región a evitar (RE).

En un ejemplo particular, el cirujano selecciona una región a evitar (RE) a partir de una imagen mostrada a través de unos medios de visualización del campo quirúrgico en planta que, de manera preferida, es una imagen de vídeo RGB. En un ejemplo aún más particular, la unidad central de proceso (5) calcula la distancia entre cada punto de la superficie (S) del tejido y la superficie de referencia (SR) más cercana a cada punto y muestra dichas distancias al usuario a través de los medios de visualización del campo quirúrgico, sobreimprimiendo la información a la imagen RGB. Un modo específico de mostrar información sobre la profundidad es el uso de una paleta de colores o una representación mediante cotas que distingan regiones a distintas profundidades.

Ambos tipos de medios de entrada pueden confluir en una interfaz que sirve de intermediaria entre el usuario y la unidad central de proceso (5).

La Figura 4 muestra un ejemplo de una superficie de referencia (SR) y una región a evitar (RE) definidas por el cirujano a través de unos medios de entrada, en particular una interfaz, de la unidad central de proceso (5). La unidad central de proceso (5) posteriormente asigna la superficie y la forma de la región a evitar (RE) al modelo numérico (MN).

En esta Figura 4, adicionalmente, se muestra un punto P de la superficie (S) en el que incide el haz láser (1) para el cual la unidad central de proceso (5) ha ordenado su desactivación. Como puede comprobarse, de acuerdo con el modelo numérico (MN), un conjunto de puntos del segmento definido entre la intersección de la recta que representa el haz láser con la superficie (S) del tejido y dicha intersección más una distancia igual a la profundidad de corte (d) están dentro de la región a evitar (RE). Por tanto, dado que en la región a evitar (RE) el corte está prohibido, el láser ha de desactivarse en dicho punto P.

En un ejemplo, la unidad central de proceso (5) comprende otros mecanismos de seguridad para evitar que el láser esté activo en situaciones de peligro.

Por un lado, la unidad central de proceso (5) comprende medios de detención de la emisión del emisor láser (1) adaptados para detener la emisión del emisor láser (1) cuando está operativo. Estos medios de detención pueden emplearse en cualquier momento de la cirugía cuando el personal médico lo considere necesario.

Por otro lado, simultánea o alternativamente, la unidad central de proceso (5) está adicionalmente configurada para para desactivar el emisor láser (1) si, en el modelo numérico (MN), ninguna de las posiciones de los puntos de la recta que representa el haz láser coincide con la posición de algún punto de la superficie (S) del tejido. Esta medida pretende evitar que el láser esté activo cuando no está bien posicionado sobre la región (R) quirúrgica o cuando no se dispone de información de la propia superficie (S)del tejido; por ejemplo por un fallo en el módulo óptico (3), para evitar cortar tejidos críticos y no-objetivo. También es una medida de seguridad en caso de que el paciente aún no se haya posicionado en la mesa de operaciones.

Finalmente, la Figura 5 muestra otra medida de seguridad del dispositivo de la invención: el control de la potencia por unidad de superficie del láser para evitar que los tejidos se dañen térmicamente. Para ello, la unidad central de proceso (5) está adicionalmente configurada para definir una función que representa un escalar (X) representativo del nivel de temperatura en un conjunto de puntos de la región (R) de un determinado patrón donde: la función inicialmente toma un valor de referencia preestablecido, por ejemplo cero; - cada vez que el emisor láser (1) incide en un punto del patrón, la función es incrementada en ese punto un primer valor incremental preestablecido (deltaX); cada periodo de tiempo preestablecido los valores de todos los puntos se reducen un segundo valor incremental preestablecido; para cada punto del patrón, si éste supera un valor umbral (Xth) preestablecido, en el modelo numérico (MN) ese punto se asigna como punto donde no está permitido el corte mientras permanezca por encima de dicho valor umbral (Xth).

Con ello, el dispositivo regula la potencia por unidad de superficie del láser para que no sobrepase el umbral predefinido (Xth). Este umbral (Xth) puede ser dinámico e ir variando a lo largo de la intervención quirúrgica. En un ejemplo, el usuario, cirujano o personal médico selecciona el umbral (Xth) en un determinado momento de la operación y lo introduce a través de unos medios de entrada de la unidad central de proceso (5) que, de manera preferida, son una interfaz. El periodo de tiempo preestablecido puede ser fijo o dinámico durante la cirugía. Además, puede ser seleccionado en un momento concreto de la cirugía por parte del usuario o personal médico, que introducirán el valor en la unidad central de proceso (5) a través de unos medios de entrada. En este ejemplo, el cirujano selecciona un periodo de tiempo fijo al comienzo de la operación. En un ejemplo, el dispositivo descrito en cualquiera de las Figuras, adicionalmente comprende una unidad de gestión de fluidos, no mostrada en ninguna de dichas Figuras, para dotar al dispositivo de capacidad de limpieza de la región (R) quirúrgica. Esta unidad está adaptada para proveer, en modo operativo, de un flujo o bien de gas, o bien de líquido, o bien de una nebulización con partículas de líquido en gas, en una región que contiene la región (R) de tejido biológico sobre la que actúa el emisor láser (1).