Сварка в медицине
Применение сварки в медицине
Достаточно широкое применение в медицине нашла высокочастотная электрохирургия. Она применяется для рассечения тканей и остановки или предупреждения кровотечений при разрезании тканей и сосудов. При этом оперируемые органы вынужденно теряют свои функции, и эти функции не восстанавливаются при выздоровлении пациента.К решению проблемы соединения разрезанных мягких тканей с использованием методов высокочастотной электрохирургии обратился Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины. При этом основными требованиями было обеспечение возможности соединения разреза живой ткани без применения шовного материала, скобок, сшивающих аппаратов, а также возможности восстановления физиологических функций свариваемой ткани и сохранение жизнедеятельности поврежденного органа. В 1993 году по инициативе академика Б.Е. Патона сотрудниками института электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины совместно с хирургами из Института клинической и экспериментальной хирургии АМН Украины и объединения "ОХМАТДЕТ" были проведены эксперименты, подтвердившие принципиальную возможность получения сварного соединения самых различных мягких тканей животных способом биполярной коагуляции. В 1996 году, были начаты систематические исследования данного способа соединения тканей. К решению этой проблемы через Международную Ассоциацию "Сварка" была привлечена американская фирма Consortium Service Management Group, Inc (CSMG,) Corpus Christi, Texas, возглавляемая г-ном Д.С.Роббинсом, которая в свою очередь привлекла к этим работам группу американских хирургов. В 1997 г. в США в г. Луисвиле в "Исследовательском центре ИНСТИТУТА Кристины М. КЛАЙНЕРТ МИКРОХИРУРГИИ РУК" украинские специалисты демонстрировали сварку мягких тканей животных специалистам США. Показательные операции в области общей хирургии и микрохирургии вызвали большой интерес.
Был создан международный коллектив по разработке проекта "Сварка мягких живых тканей", участниками которого стали ученые и специалисты вышеуказанных организаций Украины и США. В 1998 г. в Украине в Киеве в госпитале Военно-Медицинского Управления СБУ начинаются опыты по сварке тканей удаленных органов человека. Чтобы сохранить физиологические свойства ткани, эксперименты проводились непосредственно после удаления органов в клинических условиях. Этому предшествовало проведение хирургических операций с применением сварочной технологии на более 1000 экспериментальных животных (белых крыс, кроликов, собак и свиней). Эти работы проводились в Киеве в экспериментальном отделе Института хирургии и трансплантологии АМН Украины.
В Институте электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины определены условия образования сварного соединений ткани токами высокой частоты и разработан удовлетворяющий этим требованиям сварочный комплекс, в состав которого входит энергетический блок, состоящий из источника питания (высокочастотного коагулятора) с системой управления и специально созданным для этой цели программным обеспечением, подсоединяемых к источнику питанния биполярных сварочных медицинских инструментов (пинцетов, зажимов и лапораскопов) и специальных сборочных приспособлений. Система управления процессом сварки действует на основе обратных связей.
Действие способа образования сварного соединения базируется на эффекте електротермической денатурации белковых молекул.
Чтобы восстановление физиологической функции разрушенного органа протекало быстро и не влекло за собой осложнений, тепловое вложение должно быть минимальным, но достаточным для образования соединения. В связи с этим требования к управлению процессом сварки существенно повышаются. В то же время важно, чтобы процесс управления был простым для хирурга. Его внимание не должно отвлекаться на настройку аппаратуры и это не должно приводить к потере времени. С этой целью создана и успешно применена адаптивная система автоматического управления процессом сварки.
Для того чтобы сварочная технология могла найти широкое клиническое применение в хирургической практике, необходимо располагать убедительными данными по воспроизводимости положительных результатов применения сварочной технологии. Такие данные могут быть получены только на животных. Эвтоназия прооперированных животных в различные послеоперационные сроки и изучение препаратов сварных соединений может открыть картину заживления и восстановления ткани, подвергшейся тепловому воздействию. С этой целью была проведена экспериментальная работа на большой группе животных (крысы, кролики, собаки, свиньи) с последующими гистологическими исследованиями препаратов в различные послеоперационные сроки (14, 30, 60, 90 и 180 суток). Основными послеоперационными критериями оценки воспроизводимости качественного сварного соединения принимались: воспаление, эпителизация, утолщение стенки и деформация стенки. Оценка применения сварочной технологии производилась при операциях на кишечнике, печени, желчном пузыре. Анализ экспериментальных данных позволил сделать вывод о том, что на 30 сутки после операции стабильно наблюдается отсутствие процессов воспаления. Приводятся отдельные фрагменты структур ткани препаратов, исследуемых в различные послеоперационные сроки.
В результате проведенных экспериментов были отработаны следующие методики применения сварочной технологии при операциях на свиньях:
• с помощью биполярного сварочного пинцета достигается соединение продольных разрезов серозной и подслизистой оболочек, мышечной ткани участка толстой кишки точечным сварным швом с достижением полной герметичности;
• достигается формирование циркулярного анастомоза толстой кишки наложением однорядного серосерозного сварного шва. Полная герметич-ность сварного шва подтверждается послеоперационным вскрытием через три месяца после эксперимента. При этом место наложения сварного шва определяется с трудом;
• достигается герметичное сварное соединение продольного разреза желчного пузыря. С помощью сварочного биполярного пинцета формировался точечный сварной шов длиной 6-7 мм.
Совокупность экспериментов на контрольной группе животных (свиньях), а также экспериментов на удаленных и удаляемых органах человека по применению сварочной технологии в общей хирургии, показавших воспроизводимость получения положительных результатов, дали основание Министерству охраны здоровья Украины выдать свидетельство о государственной регистрации применения сварочного оборудования в медицинской практике.
Это позволило в госпитале Военно-Медицинского Управления СБУ совместно с учеными и специалистами института электросварки им. Е.О. Патона НАНУ провести клиническое освоение способа сварки в области общей хирургии и гинекологии.
К настоящему времени клиническое освоение сварочной технологии при инженерном сопровождении специалистами института электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины проводится также в Институте хирургии и трансплантологии и институте нейрохирургии АМН Украины, в отделении хирургии Киевской городской клинической больницы №1 и в отделении политравмы Киевской городской клинической больницы №17.
На данный период времени проведено более 1500 операций на различных органах человека. Ни в одном из случаев применения нового сварочного медицинского оборудования не было послеоперационных осложнений или кровотечения. На способ сварки живой ткани, включая автоматизированное сварочное медицинское оборудование и инструменты, получены патенты Украины США и Австралии.
Проведенные испытания на прочность сварных соединений на удаленных полых органах человека показали, что:
• Культя тонкой кишки, образованная точечным сварным швом с помощью биполярного пинцета выдерживает более 2 атм. (1500 мм.рт.ст).
• Соединение продольного разреза тонкой кишки, полученное с помощью точечного сварного шва выдерживает давление до 240 мм.рт.ст.
• Сварной шов продольного разреза тонкой кишки выполненный одномоментной сваркой с помощью биполярного зажима выдерживает давление до 260 мм.рт.ст.
• Телескопическое соединение большой подкожной вены полученное с помощью двух моментной сварки выдерживает давление до 4,00 атм. (3000 мм.рт.ст.).
• Соединение продольного разреза большой подкожной вены выполненное точечным сварным швом выдерживает давление до 2,00 атм. (1500 мм.рт.ст.).
Установлено принципиальное отличие воздействия на живую ткань процесса сварки по сравнению с широко применяемым процессом коагуляции. Процесс коагуляции вызывает ожег и омертвление ткани в месте воздействия нагрева в то время, как при применении сварочной технологии достигается значительно меньшее травмирование тканей и отсутствие ожогов, что подтверждается морфологическими исследованиями, а также отсутствием в процессе сварки выделения дыма и неприятного запаха. Исключается поражение ткани в месте сварки, что способствует более быстрому и легкому заживлению ткани прооперированного органа, восстановлению его морфологической структуры и функций.
Особенностью разработанной сварочной технологии с применением указанных ранее сварочных комплексов является универсальность их применения в хирургии. Так, в отличие от оборудования LigaSure фирмы Vallay Lab, открывается возможность, используя один сварочный комплекс, осуществлять коагуляцию, перекрытие сосудов до 17 мм, пересечение тканей, в том числе мышечной, жировой, сосудистой, паренхиматозной, легочной, связок и т.д. с минимальными кровопотерями, но так же получать герметичные и достаточно прочные соединения разрезов ткани продольными и кольцевыми сварными швами с помощью пинцетов, а так же одно- или двухмоментно с помощью специальных зажимов.
Клиническое применение этого способа и оборудования нашло применение, как в хирургической эндоскопии, так и лапароскопии. При этом в ряде случаев операции проходят без применения лигатур и клипс. Этот способ сварки уже нашел применение при операциях в общей хирургии, гинекологии, пульмонологии, нейрохирургии, риоренгологии.
При этом следует отметить тот факт, что новая хирургическая технология может найти широкое применение при операциях посттравмотических при наличии здоровой, но травмированной ткани, так и при хронических заболеваниях, когда необходима пластика или реконструирование органов после удаления пораженных болезнью участков ткани.
Накопленный опыт показывает, что применение сварочной технологии обеспечивает получение внешне привлекательного шва, тонкого, ровного, изящного, не деформирующего орган, не уменьшающего просвет полых органов.
Достигается полная герметизация соединения в месте сварного шва и обеспечивается асептичность. Применение сварочной технологии обеспе-чивает упрощение техники выполнения хирургической операции.
При применении нового сварочного медицинского оборудования в хирургических операциях достигается бездымная технология в отличие от применения известного коагуляционного оборудования. Это положительно сказывается на здоровье хирурга особенно при работе с инфицировнными пациентами.
В качестве примеров методических приемов проведения хирургических операций с использованием сварочной технологии с положительными результатами в эксперименте на крупных животных и в клинических условиях (в начале на удаленных и удаляемых органах, а затем непосредственно на человеке) могут быть приведены следующие операции на человеке:
• достигается возможность производить пластику маточных труб, выполнять восстановительные операции;
• обеспечивается возможность быстро и надежно получать гемостаз в подкожной клетчатке, парацервикальной клетчатке, при рассечении спаек, связок маточных труб без применения хирургических зажимов, игл, лигатур;
• при закрытии просвета в мочеточнике обеспечивается получение прочного соединения с идеальной герметичностью, что предотвращает рефлюкс (заброс мочи из мочевого пузыря) и развития мочевых затеков;
• обеспечивается возможность наложение надежного герметичного шва на желудок. Возможно быстро, без кровопотери проводить выделение желудка, резекцию сальника, герметически сваривать и отсекать желудок и двенадцатиперстную кишку без угрозы попадания инфицированного содержимого из их просвета в брюшную полость;
• при аппендоктомии выполняется одномоментная сварка без прошивания и перевязывания, производится гемостаз и обработка культи отростка. Это позволяет провести операцию без кровопотери, исключает такие осложнения как инфильтраты, образующиеся при легировании остающихся коллатерарий;
• при холицестоктомии позволяет провести операцию без кровопотери и желчеистечении; • с помощью сварного шва одной манипуляцией достигается быстрая и надежная герметизация дефекта в разрушенной стенке желчного пузыря, т.е. ее восстановление.
Предотвращается попадание желчи в брюшную полость во время лапароскопической операции. Исключается просачивание желчи и крови с краев раны;
• возможно сваривать кишечник герметично, в том числе, с получением заглушки;
• специальный сварочный инструмент позволяет при операциях в полости носа и горла производить восстановление непрерывности слизистой носовой перегородки, а так же удаление гланд.
Результаты клинического применения способа сварки говорят о возможности уменьшения послеоперационных болей, простоте и безопасности применения разработанного оборудования, значительном сокращении времени операции (в некоторых случаях до 60 мин) после которой выздоровление наступает быстрее и легче.
За счет применения сварочной технологии значительно сокращаются кровопотери. Так при экстирпации матки отмечается уменьшение крово-потери на 200-300 мл. Операции производятся на "сухом" операционном поле.
Очевидные экономические преимущества. Практически не используется шовный материал, клипсы, поскольку соединение происходит за счет родного материала свариваемого органа. Уменьшение времени операции и восстановительного периода, приводят к уменьшению расходов на лекарственные препараты, в том числе и на наркотические средства.
Изложенное позволяет констатировать, что в рамках проекта "Сварка мягких живых тканей" сделан новый шаг в развитии электрохирургии.
Организационно в этом проекте сотрудничающие стороны взяли на себя следующие обязательства:
• ИЭС им. Е.О.Патона НАН Украины - во взаимодействии с указанными ранее медицинскими учреждениями Украины выполнил разработку и изготовление опытных образцов сварочного оборудования, программного обеспечения системы управления, сварочного инструментария и освоение методических приемов получения восстановительных сварных соединений поврежденных органов с подтверждением их качества;
• Американская компания CSMG - обеспечила финансирование проведенных работ, патентование технологии и новых разработок;
• Международная Ассоциация "Сварка" - обеспечивает решение организационных, финансово-экономических и правовых вопросов в соответствии с требованиями законодательства Украины, формирует программы и совместные коллективы специалистов, как инженерного, так и медицинского профиля для решения задач проекта "Сварка живых мягких тканей".
Сегодня техника сварки мягких тканей находится в стадии широкого клинического освоения. Постепенно расширяются области ее применения, совершенствуются методики выполнения операции с учетом особенностей сварки тканей.
В ближайшее время планируется освоение новых методик применения сварочной технологии:
• При восстановительных операциях в гинекологии: получение кольцевых анастомозов, при восстановлении проходимости маточных труб, получение кольцевых и продольных анастомозов при пластике маточных труб.
• При формировании толсто-толстокишечных и тонко-тонкокишечных анастомозов а так же желудочно- кишечных анастомозов при проведении ендоскопических и лапароскопических операций.
• При соединении разрезов кожи после лапаротомии и других операций.
• При реконструктивных операциях при заболеваниях глубоких вен и наложения анастомозов на венах (конец-в-конец, телескопический, продольный).
• При проведении хирургических вмешательств в урологии.
• При косметических операциях на молочных железах, брюшной полости и грудной клетке, нижней и верхней конечностях.
• При удалениях опухоли в легком при пульмонологических операциях, внемозговой опухоли при нейрохирургических операциях, а также опухоли на печени при онкологических операциях.
Новые сведения, получаемые при операциях, будут использоваться, с целью отработки и расширения номенклатуры сварочного инструментария, совершенствования техники его применения и создания специального оборудования для решения различных хирургических задач.