Diseño y construcción de un generador de plasma para aplicaciones en cirugía

Abstract

En los procesos quirúrgicos es importante contar con herramientas de corte que permitan realizar ablaciones de manera esterilizada y con el mínimo daño al tejido colateral. La electrocirugía surge como una alternativa al bisturí la cual, además de realizar el corte, permite cauterizar y reducir cortes accidentales a los cirujanos. Sin embargo, una de las desventajas de la electrocirugía convencional, es la alta temperatura que alcanza (400 °C), la cual causa daños considerables al tejido circundante. Como alternativa a esto se ha planteado la ablación utilizando plasma frío, con esta técnica se realizan ablaciones a temperaturas entre 40 °C y 70 °C, reduciendo el daño colateral y agilizando la recuperación de los pacientes. Sin embargo, esta técnica aún está en desarrollo, diversos centros de investigación se encuentran desarrollando nuevas aplicaciones y técnicas de uso. En México, sin embargo, es prácticamente nula la aplicación debido a la falta de conocimiento de la técnica y de equipos que permitan generar plasma a diversos voltajes, corrientes y frecuencias. En esta tesis se presenta el estudio teórico y experimental para el diseño y construcción de un generador de plasma, cuyo propósito es la generación de plasma mediante solución conductora, con el objetivo de realizar el corte y cauterización de tejido animal. Para la implementación del generador se construyó una fuente de alto voltaje basada en la topología push pull, un rectificador de onda completa e inversor de puente completo. El generador de plasma realizado, puede suministrar voltajes hasta los 320 V RMS con una corriente máxima de 330 mA RMS, a una frecuencia que se encuentra en el intervalo de 100 a 150 kHz. Se elaboraron pruebas en donde se comprobó el comportamiento del sistema, de acuerdo a los parámetros de diseño. En dichas pruebas se variaron los parámetros de voltaje y frecuencia y se logró determinar qué parámetros son óptimos para realizar un mejor corte al tejido utilizado. El prototipo demostró tener la potencia suficiente para formar plasma alrededor de los electrodos de la sonda empleada, sumergida en solución salina. Con este trabajo se logró obtener una herramienta para los investigadores interesados en utilizar plasma en procesos quirúrgicos, a bajo costo y con la posibilidad de manipular los parámetros de voltaje, corriente y frecuencia.