Применение ультразвука в хирургии
Поиск и разработка методов снижения травматичности, кровопотери и болевые ощущений при хирургических операциях, методом, позволяющих ускорить заживление, послеоперационных ран и рассасывание рубцов, а также методом, облегчающих труд хирурга-оператора, важные задачи современной хирургии, решению которых способствует применение ультразвука.Можно выделить две основные области использование ультразвука в оперативной хирургии. Это инструментальная ультразвуковая хирургия и локальные разрушения в глубине тканей с помощью фокусированного ультразвука.
За последние годы в практику стали широко внедряться физические методы хирургического воздействия с применением электрокоагуляционной, лазерной, криогенной и ультразвуковой техники.
Рабочая часть ультразвукового хирургического ножа имеет традиционную форму лезвия скальпеля, соединенного волноводом с магнитострикционным или пьезокерамическим преобразователем. Рабочая часть может иметь и другую форму в соответствии с требованиями выполняемой операции. Амплитуда колебаний режущей кромки в зависимости от поставленной задачи может быть изменена от 1 до 350 мкм, а частота выбирается в диапазоне от 20 до 100 кГц. Как известно, трение покоя больнее, чем трение скольжения, поэтому трение между двумя поверхностями уменьшается, если одна из них совершает колебательные движения. Именно поэтому работа с ультразвуковыми инструментами требует от хирурга меньших усилий.
Характер разрушения тканей под действием ультразвукового хирургического инструмента зависит от строения его рабочей части, амплитуды и направления колебании. Зависит он и от вязкоупругих свойств и однородности ткани.
При рассечении мягких тканей ультразвуковым ножом, лезвие которого совершает продольные ультразвуковые колебания, взаимодействует с тканью лишь кромка лезвия, обеспечивая процесс микрорезания, существенно усиливающего режущие свойства инструмента. Кроме того, у кромки лезвия колеблющегося инструмента выделяется теплота, локально повышающая температуру ткани и обусловливающая гемостатический эффект в результате термокоагуляции крови.
Так, применение ультразвукового скальпеля, амплитуда колебании кромки которого лежит в интервале 15…20 мкм при частоте 44 кГц, в 6-8 раз уменьшает кровотечение из мелких и средних сосудов, в 4-6 раз снижает усилие резания, а также существенно облегчает строго послойное разделение кожи, подкожной жировой клетчатки и рубцовоизмененного хряща. Очевидно, что если на инструмент наложены лишь продольные колебания, то его воздействие на стенки раневого канала минимально.
Для разрушения некоторых патологических образовании используют специальные волноводы - дезинтеграторы, рабочий конец которых помимо продольных совершает и поперечные колебания. Такие инструменты оказывают существенное влияние па окружающие ткани и по мере введения инструмента разрушают их.
Ультразвуковые инструменты обладают явными преимуществами перед электро или криохирургическими, так как не прилипают к ткани и поверхности раневого канала и не вызывают дополнительных травм. Ультразвуковой скальпель не уступает в ряде случаев и лазерному хирургическому инструменту, так как, ощущая сопротивление ткани при операции, хирург лучше контролирует процесс ее рассечения.
В зависимости от поставленной задачи ультразвуковые инструменты могут иметь самые разные размеры и форму.
Применительно к операциям, проводимым на брюшной полости пациента эффективность достигается благодаря применению методов лапароскопической (от греч. lapára - пах, чрево и skopéö - смотрю) хирургии. Для лапароскопических операций используются лапароскоп и специальные инструменты, которые вводятся по троакарам через отдельные миниатюрные проколы (не более 1 см) в брюшной полости. Небольшие проколы, производимые при лапароскопических хирургических вмешательствах, практически не травмируют мышечную ткань.
Одной из основных и наиболее важной частью ультразвукового комплекса для лапароскопии является ультразвуковая колебательная система (УЗКС), преобразующая электрические колебания ультразвуковой частоты в механические. От того, насколько эффективно она осуществляет свою функцию, зависят такие эксплуатационные параметры аппарата как: максимальная амплитуда ультразвуковых колебаний, допустимое время непрерывной работы, разогрев колебательной системы и рабочих инструментов.
Колебательная система, как правило, строится по полуволновой конструктивной схеме, сочетающей в себя электроакустический преобразователь (пьезоэлектрический) иконцентратор.
Для осуществления ультразвукового резания и коагуляции необходимым и достаточным условием является достижение амплитуды колебаний порядка 150 мкм. К сожалению, при таком значении амплитуды колебаний велика вероятность возникновения изгибных колебаний. При этом наблюдается разрушение рабочего инструмента.
Для выполнения различного рода лапароскопических операций применяется несколько сменных рабочих инструментов (до 10 шт.), которые отличаются длиной, диаметром и формой окончаний. Длина всех сменных рабочих инструментов выбиралась из условий обеспечения кратности половине длины волны продольных ультразвуковых колебаний в материале инструмента (Рисунок 7.2).
Короткие рабочие инструменты длиной 185±4 мм, предназначены для отрытой хирургии, рабочие инструменты длиной 365±5 мм, применяются при лапароскопии. Рабочая частота равна 29±1,5 кГц, что удовлетворяет условию согласования преобразователя и рабочего инструмента.
Волноводы выполнены таким образом, что имеют два основных диаметра 6мм и 3мм. Тонкие инструменты наиболее предпочтительны, так как уменьшается размер необходимого прокола в брюшной полости пациента.
На рисунке 7.3 показан внешний вид волновода диаметром 3 мм с режущим рабочим окончанием с установленным одним демпфирующим кольцом.
Этот тип волновода обеспечивает амплитуду 150 мкм и более даже без демпфирующих колец. После установки демпфирующего кольца и защитного тубуса характеристики волновода не изменились. Однако наблюдается сильный разогрев установленного кольца на волноводе, и при длительной работе кольцо начинает дымить. Резонансная частота волновода с установленными демпфирующими кольцами и присоединенным преобразователем 29,76 кГц.
Аналогичное поведение отмечено и у волновода-ножниц длиной 369 мм. Наличие демпфирующих колец на этом типе волновода позволило поднять его амплитуду до 150 мкм. Наблюдался сильный нагрев в зоне третьей, от рабочего окончания, проточки.
Резонансная частота волновода с установленными демпфирующими кольцами и присоединенным преобразователем была равна 29,57 кГц. Следует отметить, что при использовании ультразвукового хирургического инструмента наряду с гемостатическим эффектом наблюдаются также анальгетический и бактерицидный и/или бактериостатические эффекты.
Бактерицидный эффект позволяет использовать простую и оригинальную методику самостерилизации хирургического инструмента. Рабочую часть инструмента опускают в раствор дезинфектанта и включают генератор. Ультразвуковые колебания вызывают интенсивные микротечения жидкости вблизи инструмента, очищающие его поверхность. Кроме того, увеличивая проницаемость мембран клеток болезнетворных бактерий по отношению к дезинфицирующему веществу, ультразвук повышает эффективность его действия, что позволяет в 10-100 раз снизить концентрацию этого вещества в растворе. Если, например, лезвие ультразвукового скальпеля погрузить в бульон со стандартной культурой гемолитического плазмокоагулирующего стафилококка, после этого включенный инструмент подвергнуть двухминутной самостерилизации в разбавленном (0,025…0,5%) растворе диоцида, выключить его и привести в соприкосновение с поверхностью кровяного агара, то число выросших микробных колоний окажется тем меньшим, чем выше была амплитуда колебаний инструмента
На практике для стерилизации ультразвуковой инструмент, колеблющийся с максимальной амплитудой, опускают па несколько секунд в сосуд с любым дезинфицирующим раствором, например перкиси водорода.
