Año 15 Nº 1  Mayo de 2002    

Componentes intervinientes Facoemulsificador: ultrasonido Por Andrés Silva, ingeniero electrónico.

En este artículo se desglosan los principios básicos que hacen a la energía acústica de alta frecuencia aplicada al servicio de la ingeniería médica.

Ultrasonido
El término se aplica a un campo relativamente nuevo de la ingeniería en el que se usa energía acústica de alta frecuencia para obtener el mejoramiento final de un producto o proceso. Es una tecnología que data del período posterior a la Segunda Guerra Mundial y puede aplicarse a procesos de limpieza, soldadura, taladrado, etc., y también a controles, mediciones, detecciones y diagnósticos médicos.

Las frecuencias están por encima del rango audible del oído humano, cuyo límite de capacidad es de aproximadamente 18 khz. (ciclos por segundo). A partir de esa medida se consideran frecuencias ultrasónicas.

Transductor
A finales de los 80, los fabricantes de facoemulsificadores optaban por dos clases: los magnetoestrictivos y los electroestrictivos, comúnmente llamados piezoeléctricos.

Las unidades magnetoestrictivas contienen laminados de níquel ferromagnético rodeados por bobinas. Un campo magnético variable provoca que los laminados se expandan y se contraigan alternadamente. La desventaja que presentan es la gran pérdida de energía en forma de calor, por eso quedaron en desuso al poco tiempo.

Las unidades electroestrictivas (piezoeléctricas) tienen cristales que se expanden y contraen (vibran) en un campo eléctrico variable. Originalmente, los cristales elevaban mucho la temperatura en el proceso, perdiendo rendimiento a causa del calor. Ahora se utilizan tecnologías avanzadas sobre la base de cerámicas, lo que permite trabajar a temperaturas superiores. Requieren un voltaje mayor, pero son mucho más eficientes en la conservación de la energía —transmitiendo casi el 90% de la entrega— y altamente durables.

De acuerdo con lo expuesto, se puede decir que el desplazamiento repetitivo hacia delante y hacia atrás de la punta o "tip" es provocado por un cristal piezoeléctrico, que se encuentra en la pieza de mano, y tiene la propiedad de cambiar su tamaño según sea la tensión eléctrica que se le aplica, empujando y arrastrando la punta que se encuentra unida a él.

A este cristal se lo llama transductor, ya que transforma la energía eléctrica que recibe (voltios) en energía mecánica saliente (desplazamiento lineal, repetitivo y micrométrico), como se ve en la figura 2.
Si aumentamos la energía que ingresa, la punta tendrá mayor recorrido en su ir y venir, pero la frecuencia de vibración se mantendrá constante. Por lo tanto, aumentará la velocidad de desplazamiento de la punta, golpeando al cristalino a una velocidad mayor y aumentando el poder de cavitación.

Frecuencia de vibración

La oscilación del cristal no es audible, está fija en el equipo y gobierna a la pieza de mano a distancia a través del cable. No puede ser variada por el usuario. La mayoría de los fabricantes opta por una frecuencia de vibración de 40 khz., que es la más apropiada, teniendo en cuenta que a frecuencias menores aumenta el poder de cavitación, pero aumenta a su vez la turbulencia indeseada; y a frecuencias mayores aumenta la generación de calor.

Se denomina "auto-sintonización" cuando el equipo encuentra el valor óptimo de la frecuencia de vibración para una determinada punta. Como todas estas son micrométricamente diferentes, el equipo debe determinar el valor de la frecuencia que permita con igual excitación un máximo desplazamiento. Este proceso sucede cuando cambiamos la punta por otro modelo o reafilamos la misma. La frecuencia de sintonización se asemeja a la frecuencia nominal de trabajo, o sea 40 khz. +/– 2 khz.

Cavitación

El proceso consiste en la formación y desaparición de pequeñas cavidades o burbujas vacías. Estas microburbujas se desarrollan entre el cristalino y la punta del faco.

La cavitación es producida por la alternación de una compresión y una depresión generada durante medio ciclo de la onda sonora, que ocasiona altos y bajos puntos de presión (fig. 3).

Como el líquido está dilatado, más allá de su resistencia a la tracción durante la depresión, estas cavidades comienzan a crecer con respecto a su tamaño original (núcleo microscópico). Durante la siguiente fase de compresión las mismas implotan violentamente. Este fenómeno ocurre a una velocidad proporcional a la frecuencia ultrasónica aplicada (fig. 4).

Las burbujas liberan individualmente diminutas cantidades de energía durante la implosión, pero el efecto acumulativo de muchas implosiones genera la energía necesaria para provocar el deterioro del cristalino.

Para frecuencias cercanas a 28 khz., existe un número pequeño de grandes burbujas que implotan con gran fuerza. En cambio, a 40 khz., hay una cantidad relativamente grande de pequeñas burbujas que implotan con menor intensidad, pero con mayor habilidad para penetrar en el cristalino y así pulverizarlo.

Punta de faco

Está fabricada de titanio, ya que el acero inoxidable puede esparcir fragmentos de metal en el ojo cuando se aplica ultrasonido.

Con las sucesivas cirugías, el filo del bisel se va deteriorando. Su vida útil depende de la dureza de los cristalinos operados. El uso de una punta desafilada provoca la disminución en el poder de corte, lo que obliga a incrementar la energía de excitación, corriendo el riesgo de que aumente la temperatura en el sector del ojo en el que se está trabajando.

Al colocar la punta en la pieza de mano, debemos enroscarla con cuidado para evitar que se deforme o estropee la rosca. Por este motivo, muchas puntas se debilitan o se parten en ese lugar, lo que peligrosamente puede ocurrir durante la cirugía.

Además de tener el filo del bisel bien acabado, la superficie exterior tiene que ser pareja para que en su recorrido no deteriore la manga de irrigación de silicona.

Si se reafila la punta, se debe conservar siempre el ángulo con que fue diseñada, para sacar apenas una porción micrométrica de la misma. De esta manera, la distancia entre el extremo de la punta y el tope de la manga de irrigación varía de forma insignificante.

El ángulo de las puntas de titanio que más se usa es de 0º, 15º, 30º y 45º. Las puntas de mayor ángulo tienen un poder de corte superior, ya que el bisel es más agresivo, pero la cirugía es más traumática. En cambio, las puntas de ángulo menor tienen mejor sujeción de las masas cuando se aplica el vacío, pero son más fáciles de ocluir.

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