Caratterizzazione di un dispositivo per l'identificazione dei tessuti in ambito chirurgico

In questi ultimi anni la diffusione dell’elettrochirurgia nelle sale operatorie ha reso gli strumenti chirurgici tecnologicamente migliori e più precisi. L’azienda Telea Electronic Engineering S.r.l. di Sandrigo (VI) progetta, sviluppa e commercializza dispositivi ed accessori elettronici biomedicali destinati anche all’impiego in sala operatoria. In particolare, questi dispositivi si basano sulla tecnologia QMR (Quantum Molecular Resonance) che sfrutta una corrente elettrica ad alta frequenza per produrre il taglio dei tessuti preciso senza generazione di calore e, quindi, senza danno termico. La tecnologia QMR prevede l’impiego di un segnale a 4 MHz e armoniche. Per questo motivo potrebbe sussistere un problema di potenziale incompatibilità elettromagnetica tra i vari dispositivi presenti all’interno dell’ambiente operatorio, con fenomeni di interferenze e disturbi. Risulta di notevole importanza, quindi, una regolazione della potenza dell’elettrobisturi che possa essere erogata solo a contatto con il tessuto. Scopo di questa tesi è lo studio e la realizzazione di un dispositivo di rilevazione tessutale da integrare all’interno dell’elettrobisturi di Telea. Alla base dell’approccio adottato vi è il concetto di bioimpedenza: una grandezza fisica propria di tutti i tessuti che rappresenta l’opposizione al passaggio di corrente elettrica. Misurando il valore di impedenza misurata sulla punta del bisturi, si può rilevare se l’accessorio sta toccando il tessuto e di conseguenza è possibile erogare la potenza per il taglio. Nel presente elaborato, frutto di un tirocinio di sei mesi svolto presso l’azienda, si dà evidenza del processo di progettazione e realizzazione di un prototipo per l’identificazione dei tessuti in ambito chirurgico. Punto di partenza fondamentale è stata la caratterizzazione dei tessuti in base alla loro impedenza. Grazie all’utilizzo di un analizzatore di rete vettoriale (VNA) è stato possibile identificare i diversi tessuti in esame sulla base della loro impedenza con una scansione su un ampio range di frequenze. In tal modo si è potuto valutare il comportamento del tessuto al variare della frequenza. La fase successiva è stata orientata ad individuare quale potesse essere la frequenza migliore per la rilevazione della presenza o assenza del tessuto. I test eseguiti hanno evidenziato che il segnale a 200 KHz è ottimale per tale scopo. Infine, è stato progettato e realizzato il prototipo che potesse rappresentare il proof-of concept. Cruciale risulta la possibilità di far coesistere contemporaneamente due segnali molto diversi tra loro (200 KHz e 4 MHz) senza interferenze: il primo segnale per la misura dell’impedenza e il secondo per la resezione dei tessuti. A questo scopo si è operato con speciali filtri separatori con la funzione di evitare la sovrapposizione di segnali e allo stesso tempo garantirne la coesistenza. Le attività svolte hanno permesso non solo di valutare gli aspetti teorici e di simulazione, ma anche di realizzare un prototipo che è stato testato nelle condizioni operative dimostrandosi in grado di soddisfare i requisiti di progetto. Tra i risultati di rilievo, ancorché collaterali rispetto allo scopo principale di questa tesi, vale la pena di indicare la classificazione dei tessuti in base alla loro impedenza.