Електричне зварювання м'яких тканин у хірургіїопія


Відзначено основні недоліки існуючих способів з'єднання м'яких тканин при хірургічних операціях.
Встановлено, що за певних умов можливе з'єднання розрізів різних органів і м'яких тканин способом, заснованим на нагріванні місця з'єднання струмом високої частоти. Цей спосіб має багато спільного з контактним зварюванням опором, тому іменується зварюванням. Численні експерименти, виконані на тварин, а пізніше і в клініках, підтвердили можливість і перспективність зварювання в хірургії. У клініках Києва прооперовано понад 2 тис. пацієнтів. Перераховано перевірені й освоєні у київських клініках хірургічні втручання з ефективним використанням зварювання.

Найважливішими завданнями сучасної хірургії є розробка та впровадження в клінічну практику нових способів з'єднання органів і тканин, простих у виконанні для хірурга і щадних для хворого. Існуючі традиційні способи відновлення цілісності тканини з використанням шовних матеріалів, зшивачів, клейових композицій та інших засобів не досконалі.

Так, при використанні шовних матеріалів існує небезпека порушення кровообігу в зоні накладання швів, міграції мікроорганізмів за шовним ниткам, що може призвести до розвитку гнійних ускладнень, перитоніту, гранульом, анастомозиту і періанастомозітов. Існує також реальна загроза розвитку алергічних реакцій організму на сторонній предмет. Саме тому все більша кількість досліджень в хірургії присвячено пошуку нових способів з'єднання тканин.

Поширений спосіб з'єднання тканин за допомогою степлерів передбачає використання аналогів шовних ниток - металевих дужок, які залишаються в тканинах і мають ті ж недоліки, що і нитки. Крім того, в зоні компресії спостерігається виражена ішемія з'єднуються тканин, що ускладнює процес регенерації.

Склеювання тканин по ряду відомих медикам причин також не одержало широкого застосування.

Лазерне зварювання не забезпечує необхідної міцності з'єднань. Лазерний нагрів з «припоєм» на основі білка має деяку перспективу використання в хірургічній практиці, проте ускладнена технологія може стати гальмом для широкого застосування.

Електричне зварювання для з'єднання розрізів живої тканини і органів при хірургічних втручаннях вперше була здійснена колективом дослідників Інституту електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України (ІЕЗ) спільно з вченими і фахівцями експериментального відділу Інституту хірургії та трансплантології (ІХіТ) АМНУ за участю Міжнародної асоціації «Зварювання» і активному фінансовому сприянні американської компанії CSMG. Спочатку на тваринах була виконана серія експериментів, в яких взяли участь мікрохірурги об'єднання «Охматдит». Роботу підтримали американські хірурги на чолі з відомим американським проф. Дж. Куцом з Луїсвілля (США). Результати початкових експериментів українського колективу двічі демонструвалися в США американським фахівцям. Оскільки на наступному етапі увагу було зосереджено на загальній хірургії та інженерних проблеми, то до складу колективу були введені співробітники Центрального клінічного госпіталю військово-медичного управління СБУ (клінічна база Національного медичного університету). Дослідження з мікрохірургії були відкладені до створення досконалої техніки і отримання з її допомогою позитивних результатів із загальної хірургії.

Досвід застосування електрохірургії для різання тканин і гемостазу налічує близько ста років. Колектив дослідників зацікавився одним з електрохірургічних прийомів, так званої біполярної коагуляцією. При його здійсненні електричний струм високої частоти проходить через стінки «стисненого» судини або дрібні судини і викликає їх нагрівання. При температурі понад 50 ... 55 ° С містяться в тканини білки - глобуліни - починають «розмотуватися» і переплітатися, в результаті чого відбувається з'єднання стислих стінок посудини, що виключає кровотеча. Швидкість коагуляції істотно залежить від температури: чим вона вища, тим швидше білки коагулюють.

Біполярну коагуляцію часто використовують для герметизації судин діаметром до 1,5 мм. Герметизований біполярної коагуляцією посудину витримує без втрати герметичності тиск, значно перевершує артеріальний.

Наші перші дослідження показали, що при певних умовах завдяки біполярної коагуляції можна з'єднувати не тільки стінки тонкого судини, але і безліч інших шарів різних органів і тканин. Однак потрібно було з'ясувати, що потрібно для того, щоб біполярну коагуляцію можна було використовувати для з'єднання тканин в місці розрізу замість традиційного з'єднання за допомогою ниток або металевих дужок. При цьому необхідно було забезпечувати повну безпеку органів або тканин, що гарантує їх функціонування в ранньому післяопераційному періоді і якнайшвидше відновлення функцій оперованого органу.

Численні експериментальні дослідження показали, що надійність з'єднання органів і тканин залежить від багатьох факторів, зокрема, форми кривої струму високої частоти, форми кривої термічного циклу, абсолютних значень частоти, температури нагріву зварюваних ділянок тканини і стискають їх електродів, питомого тиску електродів, тривалості нагрівання тканини, її фізичних властивостей і ін Надійне з'єднання тканин можливо тільки при сприятливому поєднанні перерахованих факторів.

Процес з'єднання органів і тканин нагадує контактне зварювання опором і має з нею багато спільного. Тому далі цей процес будемо називати зварюванням.

Для того щоб відновлення фізіологічних функцій оперованого органу або тканини протікало досить швидко і не тягло за собою ускладнень, термічне вплив має бути, з одного боку, мінімальним, з іншого - достатнім для одержання надійного з'єднання. Цим відповідно, крім усього іншого, і відрізняється процес зварювання від традиційного процесу біполярної коагуляції, при якому перегрів тканини в місці розташування електродів чи невдалий його здійснення може призвести до втрати життєздатності тканини. Важливо також, щоб зварювальне обладнання та зварювальний інструментарій були простими та зручними для хірурга, не відволікали її увагу та не призводили до втрати часу. Тому особлива увага повинна бути звернена на створення системи автоматичного керування зварювальним комплексом.

Нашому колективу вдалося в значній мірі вирішити проблеми, пов'язані із здійсненням зварювання м'яких тканин, створити лабораторну апаратуру з автоматичною системою керування зварювальним процесом, необхідну для перевірки технічних рішень, і довести її до застосування в загальній хірургії та гінекології.
Аппарарута та хірургічний інструмент

Встановлено, що широко поширена апаратура для коагуляції не придатна для зварювання. Вченим і фахівцям ІЕЗ ім. Є. О. Патона НАН України у співпраці з лікарями вдалося визначити специфічні вимоги, яким повинна задовольняти апаратура для зварювання. До них відносяться, зокрема, викладені вище вимоги.

Крім того, необхідно було знайти способи самонастроювання системи високочастотного живлення, що забезпечують освіту зварних з'єднань при найменшому тепловій дії на тканину в умовах можливих змін товщини зварюваних шарів і їх фізичних властивостей. Налагодження системи управління повинна була проводитися автоматично без відволікання хірурга від виконання його основних функцій. У результаті проведення комплексних досліджень розроблено спосіб з'єднання м'яких тканин, пристрій і інструменти для його здійснення. Ідеї, закладені в розробки, визнані оригінальними і на них видані патенти [1-7]. Безсумнівним достоїнством апаратури слід вважати її універсальність. Вона може бути успішно використана в якості коагулятора для різання, а також для отримання за один прийом кільцевих та лінійних швов.Наіболее часто використовуються пінцети і затиски. У тих випадках, коли хірургу важко контролювати тиск, орієнтуючись тільки на силу пальців, що утримують інструмент, пінцети оснащуються спеціальними пристосуваннями. Слід підкреслити, що стабілізація тиску має істотне значення. Оскільки у тканини мала пружність, то чим більше сила, з якою електроди стискають тканину, тим менше нагрівається обсяг, що так чи інакше позначається на кінцевих результатах. При надмірному стиску неминучий електричний пробій зварюються шарів, і навпаки, при недостатньому стисненні нагрівається обсяг надмірно великий.

Велике значення приділялося формі робочої поверхні електродів і матеріалу для їх виконання. Останній повинен відповідати умовам тривалого використання (з короткими проміжками часу) без перегріву. Одним з важливих показників операції є швидкість її виконання, яка визначає час перебування хворого під наркозом.

Електричне зварювання і в цьому відношенні перспективна, так як створений спеціалізований інструмент гранично скорочує час виконання з'єднання. Ефективне застосування зварювання і при лапароскопічних операціях з використанням спеціалізованого інструменту.
Експерименти на тваринах

Розробка інструментів, джерела живлення, системи управління та програмного забезпечення проводилася в тісній співпраці інженерів та лікарів-експериментаторів. Кожне технічне рішення проходило перевірку на тварин, багато разів уточнювалося і знову перевірялося. Одночасно виконувалися і медичні дослідження.

Спочатку операції були проведені на білих щурах. Після докази принципової можливості зварювання живих тканин виконана велика серія експериментів на кроликах. Проведено наступні оперативні втручання: закриття холецістомной рани, апендектомія, закриття гастротомной рани, формування анастомозів товстого кишечника кінець в кінець і бік у бік, електрорезекція печінки і зварювання рани сечового міхура. Після евтаназії тварин у терміні до чотирьох років проводилася оцінка сформованих сполук у порівняльному аспекті з точки зору ступеня вираженості некробіотичні змін в зоні з'єднання, стан ступеня вираженості некротичних змін в зоні з'єднання, стан епіталізаціі слизової, наявності рубцевих стенозів та інших зрощень. Особлива увага приділялася вивченню стану міжкишкових анастомозів, виконаних з застосуванням зварювальної технології, і їх порівняно з шовним соустя при традиційній методиці.

Завершальним етапом експериментальних досліджень стали операції з використанням зварювальної технології на контрольній партії свиней масою 20 ... 25 кг (45 особин). Вибір виду тварин обумовлений тим, що структура біологічних тканин свині і людини дуже подібна. Одна з основних цілей цього етапу - статистична оцінка електричної зварювання як елемента хірургічної технології. Однією з перших операцій на свинях було зварювання стінки жовчного міхура. У порівнянні з холецістотомія зі дужкових швом, накладеним за допомогою степ-лера «Autosuture», результати зварювання з точки зору епітелізації, інтенсивності післяопераційних зрощень і товщини рубця були переважно. Потім пішли операції формування брауновского соустя при накладенні хо-лецістоентероанастомозов. Хороші результати дозволили перейти до операцій з формуванням товсто-товстокишковий анастомозів за допомогою зварювального пінцета, а потім і до накладання кінці-кінцевих анастомозів товстої кишки за допомогою спеціальних пристроїв, що забезпечують з'єднання кишок за один прийом. В операціях на товстій кишці отримані досить обнадійливі результати. Через шість місяців лінію шва вдавалося ідентифікувати лише морфологічно. Всі анастомози були заможні, прохідні, добре функціонували.

Одночасно проводилися досліди з коагуляції тканини печінки в зоні дії електродів при відповідних режимах зварювання.

При цьому створювалася коагуляційна борозна довжиною до 60 мм, що дозволяло проводити безкровну крайову резекцію печінки.
Тварини з контрольної партії виводилися з експерименту через 14, 30, 60, 90 і 180 діб. Всі прооперовані тварини вижили. Ускладнень, пов'язаних з оперативним втручанням, не спостерігалося. Проведені дослідження підготували надійне підгрунтя для широкого впровадження методу електрозварювання як основного і допоміжного способу з'єднання біологічних тканин при операціях в клінічній практиці.
Досвід застосування зварювання в клініках

Проведені в ІХіТ АМН Україні експериментальні дослідження зварювання тканин тварин дозволили перейти до поетапного клінічного застосування розробленого способу на людині в Центральному клінічному госпіталі ВМУ СБУ і в ІХіТ. Спочатку зварювання застосовували на видаленні органів і на тканинах людини, відпрацьовували методику одержання сполуки і її режими. Потім зварювальну технологію використовували при виконанні відкритих оперативних втручань на органах чи тієї їх частини (шлунок, кишка), які підлягали видаленню.

Операція із застосуванням електрозварювальних інструментів на людину (з'єднання рани шлунка після гастротоміі) вперше в клінічній практиці виконана в Центральному клінічному госпіталі ВМУ СБУ в червні 2000 р. Після цього там же виконані операції на жовчному міхурі, протоки міхура, маткових трубах та інших органах. Створено інструменти для зварювання жовчного міхура, жовчних проток, товстої і тонкої кишки, маткових труб, матки, очеревини, апоневрозу шкіри, підшкірної клітковини. Успішне виконання 44 операцій дозволило Міністерству охорони здоров'я України видати свідоцтво про реєстрацію обладнання для зварювання органів і тканин і дозвіл на його клінічне застосування.

Сьогодні це обладнання застосовується в ряді клінік Києва (міській лікарні № 1, на кафедрі грудної хірургії та пульмонології Академії післядипломної освіти з відділенням "Політравма"; лікарні № 17), а також у Донецькому онкологічному центрі. В даний час за допомогою електрозварювання операції проводяться в багатьох областях хірургії. Прооперовано понад 2 тис. пацієнтів без летального результату або серйозних ускладнень. Тим не менше, попереду ще багато зробити для розширення областей застосування електричного зварювання, вдосконалення хірургічних прийомів. Для цього буде потрібно перш за все розширення наших знань про тканини як специфічної електропровідного середовища та явища, що протікають у ній при нагріванні, вдосконалення апаратури, розробка спеціалізованих інструментів для швидкого виконання з'єднань. Все це повинно бути в перспективі, а поки слід ширше використовувати створене обладнання, яке, як показує досвід застосування в клініках, дає хороші результати.

У травні цього року українська делегація вчених і фахівців демонструвала в США американським хірургам і представникам медичної промисловості можливості зварювальної техніки в хірургії. Присутні дали позитивну оцінку виконаної українським колективом роботи. Зокрема, проф. Дж. Куц, який був присутній на демонстраційних операціях, зазначив, що виконання подібних операцій (на кишечнику, печінки та інших органах) може зробити революцію в хірургії в найближчі роки (2-5 років).
Переваги зварювання в порівнянні з традиційними способами з'єднання тканин

Досвід застосування зварювання в клінічних умовах підтвердив її ефективність. Важливим результатом є запобігання розвитку таких серйозних наслідків застосування шовних матеріалів, дужок, клею, як:

    
* Неминуче розвиток запальної реакції у відповідь на наявність їх в рані;
    
* Загроза розповсюдження інфекції з порожнистих органів (кишечник, шлунок) по ходу шовного матеріалу з подальшим розвитком важких післяопераційних ускладнень;
    
* Загроза стенозирования анастомозів внаслідок розвитку грубих рубцевих тканин у віддаленому післяопераційному періоді й ін

При виконанні операцій на жовчному і сечовому міхурі "сторонні тіла» можуть стати основою подальшого конкрементообразования.

Перспективна електрозварювання при формуванні анастомозів між трубчастими або порожніми органами завдяки меншій загрозі розвитку Анастасієвський томозітов, стенозів, інфікування післяопераційних ран, освіти гранульом, сірому, лігатурні свищів, що вимагають нерідко дуже тривалого лікування.

Застосування електрозварювання при операціях на печінці і селезінці дозволяє досягти максимального гемо-і холестатичного ефекту, а концентрація енергії на строго локальних ділянках - уникнути пошкоджень магістральних трубчастих структур (артеріальних і венозних судин, жовчних протоків).

Використання зварювальних технологій дозволяє прискорити виконання оперативного втручання в середньому на 20 ... 40 хв і скоротити приблизно на 200 ... 250 мл втрату крові, а іноді в кілька разів більше, досягти економічного ефекту за рахунок скорочення показань до застосування дорогих апаратів і степлерів, економії шовного матеріалу, кліпс та ін

Особливо вагомі переваги електрозварювання при їх поєднанні з ендоскопічними та лапароскопічними методами оперативного втручання, що взаємно підсилює переваги кожного із зазначених методів окремо (надійність, мала травматичність, мініінвазивне).

Досить перспективною електрозварювання повинна бути при виконанні відновних операцій на органах шлунково-кишкового тракту насамперед кишечника, шлунка, з формуванням Анастасієвський тамозов, в тому числі кінець в кінець, бік в бік для тимчасової або остаточної герметизації відрізків зазначених органів після видалення патологічного вогнища.

У клінічній практиці в ургентної хірургії зварювальні технології також можуть широко застосовуватися при гострому апендициті, травмах паренхіматозних органів (гемостаз, резекція размозженной частини органу), перфоратівних виразках шлунка і дванадцятипалої кишки, травматичних ушкодженнях легень та ін Зварювання пошкоджених стінок жовчного міхура, дисталь-ної частини загального жовчного протоку, технічно складне виконання іншими методами біліо-і панкреатодігестівних анастомозів, видалення кіст, гемангіом печінки - ось той далеко неповний перелік показань до застосування електрозварювання органів і тканин в хірургії гепатобіліарної системи.

Ніжний рубець в зоні анастомозіруемих органів збільшує перспективу застосування зазначеного методу в тих областях хірургії, де лігатурної та апаратний шов технічно складними для виконання. Це накладення біліо-і панкреатодігестівних анастомозів, операції з відновлення прохідності маткових труб. Стенози соустий особливо складні, оскільки ведуть до зміни анатомічної будови і функцій анастомозіруемих органів. Цю проблему також слід спробувати вирішити за допомогою електрозварювання.

Зварювальні технології повинні знайти широке застосування в гінекологічній практиці. Перш за все при відновленні прохідності маткових труб у разі безпліддя різної етіології, позаматкової вагітності (ніжний рубець, менший ступінь загрози її стенозирования в результаті рубцювання), а також при виконанні таких травматичних і небезпечних своїми ускладненнями операцій, як екстирпація і надпіхвова ампутація матки, які виконуються практично безкровно.

Істотний ефект, як показують перші результати, може бути отриманий в проктології.

Отримані експериментальні результати дають підставу припускати про цілком реальному застосуванні електрозварювання в судинній хірургії, нейрохірургії, де важлива освіта ніжного рубця в зоні операції, профілактиці стенозів судин і ін Думаю, що в недалекому майбутньому зварювальні технології будуть успішно використовуватися в трансплантології при формуванні судинних соустий, в легеневій хірургії.

В урологічній практиці електрозварювання тканин може знайти застосування для закриття ран сечового міхура, уретри, з'єднання кінець в кінець пошкоджених сечоводів.

Перспективно застосування зварювальних технологій і в ларингологія. В даний час вже створено перші зразки зварювальних інструментів для цих цілей, які передані в Центральний клінічний госпіталь ВМУ СБУ і знайшли там клінічне застосування.

Безсумнівно, області раціонального застосування зварювання з часом будуть розширюватися. Про це з усією очевидністю свідчать результати її використання в клініках. Зараз говорять про актуальність вирішення завдання забезпечення оперативного втручання у віддалених районах, де немає медичної допомоги, наприклад, у космосі або дослідної станції. Можна запропонувати в подальшому застосування роботів, керованих на великих відстанях кваліфікованим хірургом за допомогою телевізійних систем. У зазначених умовах зварювання спростить операцію і дозволить провести її з кращим результатом, меншою втратою крові.

Академік Б. Є. ПАТОН (Ін-т електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України).

 

назад>>

12.09.2010 Робот -хірург телекомунікаційні пристрої, що дозволяють проводити огляди пацієнтів, що знаходяться за кілька тисяч кілометрів від доктора, і, нарешті, хірурги....
читай більше >>

13.09.2010 Бандажування шлунка учасний високоефективний спосіб хірургічного лікування ожиріння, що полягає у накладенні бандажа на верхній відділ шлунка...
читай більшеe >>
14.09.2010Лапароскопіясучасний метод хірургії, в якому операції на внутрішніх органах проводять через невеликі (звичайно 0,5-1,5 см) отвори, у той час як при традиційній хірургії потрібні великі розрізи...
читай більше >>