Chirurgia HF

Zastosowanie elektrokoagulacji w celu usunięcia tłuszczaka

W chirurgii wysokoczęstotliwościowej (zwanej dalej chirurgią HF ) prąd przemienny o wysokiej częstotliwości przepuszczany jest przez organizm ludzki w celu uszkodzenia lub nacięcia tkanki w sposób celowy w wyniku ogrzewania, które powoduje. Diatermii lub elektrokoagulacja (od greckich. Kaustos dla spalone „) tutaj jest metoda chirurgiczna do zerwania struktur tkankowych lub całkowitym usunięciu tkanek ciała ( przyżegania ) z elektrokoagulacji . Główną zaletą w porównaniu z konwencjonalnymi technikami cięcia skalpelem jest to, że krwawienie można zatrzymać w tym samym czasie, gdy wykonuje się nacięcie, zamykając zaatakowane naczynia . Zastosowane urządzenia znane są również jako skalpel elektryczny .

Podczas resekcji guzów złośliwych nie należy używać noża elektrycznego blisko guza, ponieważ patolog nie może ocenić spalonych powierzchni cięcia i nie może stwierdzić, czy guz został całkowicie usunięty ( in sano ). Jednak nic nie stoi na przeszkodzie, aby powierzchnie resekcji uległy kauteryzacji w celu zniszczenia nasion guza (oczywiście nie po stronie preparacji).

podanie

W przeciwieństwie do mechanicznego przecinania tkanki (np. Skalpelem ), elektrokoagulacja wykorzystuje krótki, intensywny prąd elektryczny, który rozcina lub odparowuje tkankę w zależności od czasu stosowania.

Technologia elektro-kaustyczna w operacjach jest dziś szeroko rozpowszechniona i stosowana praktycznie we wszystkich rutynowych operacjach, w szczególności jako praktyczna, szybka i zasadniczo nieszkodliwa możliwość skleroterapii małych i średnich naczyń krwionośnych w celu śródoperacyjnej hemostazy. Jest to szczególnie ważne w dermatologii , ale także w miejscach, do których dostęp jest utrudniony, a wrażliwa tkanka sąsiadująca może ulec uszkodzeniu. Dlatego elektrokoagulacja jest preferowaną metodą operacji mózgu , zwłaszcza w stereotaktycznych operacjach mózgu, takich jak B. cingulotomia .

Zasada fizyczna

Elektrochirurgia HF opiera się na prawie Joule'a . Kiedy prąd elektryczny przepływa przez ludzkie ciało, występują trzy różne efekty:

  • Stymulacja nerwów
  • elektroliza
  • Joule energia elektryczna ciepła

Ocieplenie jest stosowane w chirurgii o wysokiej częstotliwości. W przypadku prądu przemiennego o wysokiej częstotliwości elektroliza i stymulacja nerwów występują tylko w bardzo ograniczonym zakresie.

Wynikowa pojemność cieplna na objętość tkanki / jest wprost proporcjonalna do prawa Joule'a zgodnie z oporem właściwym i kwadratem gęstości prądu powierzchniowego .

Wartości od 1 A / cm² do 6 A / cm² dla gęstości prądu powierzchniowego J są powszechne. Warunki, od których zależy rodzaj lub wygląd i efekt cięcia, to:

  • Aktualna gęstość
  • Czas działania lub prędkość (cięcia) poruszającej się elektrody
  • Kształt elektrody
  • Obecny kształt
  • Stan tkanek

Techniki aplikacji

Technologia aplikacji monopolarnej

Technologia aplikacji monopolarnej

Najczęściej stosowana jest technika monopolarna. Jeden biegun źródła napięcia wysokiej częstotliwości jest podłączony do pacjenta za pomocą przeciwelektrody o możliwie największej powierzchni. Ta elektroda jest często nazywana elektrodą neutralną . Drugi biegun jest podłączony do narzędzia chirurgicznego i tworzy tak zwaną elektrodę aktywną . Prąd przepływa od elektrody aktywnej do elektrody neutralnej drogą o najmniejszym oporze. Gęstość prądu jest najwyższa w bezpośrednim sąsiedztwie elektrody aktywnej, to jest tam, gdzie efekt cieplny występuje najsilniej. Gęstość prądu maleje wraz z kwadratem odległości.

Elektroda neutralna powinna być jak największa, aby gęstość prądu w ciele była niska i nie dochodziło do oparzeń. Duża powierzchnia nie nagrzewa się w zauważalny sposób na elektrodzie neutralnej. Podczas mocowania elektrody neutralnej obowiązują surowe środki bezpieczeństwa. Aby nie spowodować oparzeń, decydujące znaczenie ma prawidłowe położenie i dobry kontakt elektrody neutralnej (w zależności od obszaru roboczego).

W przypadku technologii monoterminalów, specjalnej postaci technologii monopolarnej, pomija się elektrodę neutralną. Generator jest podłączony do ziemi na jednym boku i oporność pojemnościowa ( impedancji ) kilkuset omów w organizmie ludzkim z ziemi powoduje zamknięcie obwodu. Wadą jest to, że napięcie na tym rezystorze pojemnościowym pozostaje wystarczająco małe tylko przy małych mocach i ta rezystancja, a tym samym prąd roboczy, również może się zmienić, jeśli ktoś lub z. B. metalowa część dotyka ciała. Z tego powodu metoda ta jest stosowana tylko do zabiegów z niewielkimi prądami (np. Stomatologia i dermatologia).

Technologia aplikacji bipolarnych

Technologia aplikacji bipolarnych

W technice bipolarnej, w przeciwieństwie do techniki monopolarnej, prąd przepływa tylko przez niewielką część ciała - taką, w której pożądany jest efekt chirurgiczny (nacięcie lub koagulacja). Dwie wzajemnie izolowane elektrody, między którymi przykładane jest napięcie HF, są doprowadzane bezpośrednio do pola operacyjnego. Obwód jest zamknięty przez tkankę pomiędzy. Efekt termiczny zachodzi w tkance pomiędzy elektrodami (na zdjęciu końcówki pęsety).

W porównaniu z technologią monopolarną potrzeba 20–30% mniej energii. Otaczająca tkanka nie jest uszkodzona, ponieważ nie płynie tu prąd, a urządzenia pomiarowe pacjenta (np. EKG) nie są zakłócane. Ta metoda jest dobrze dostosowana do krytycznych i precyzyjnych zastosowań, takich jak mikrochirurgia, neurochirurgia i chirurgia laryngologiczna.

Zakres częstotliwości

Stosowany zakres częstotliwości wynosi zazwyczaj od 300  kHz do 4 MHz. Poniżej 300 kHz, wzmacniany poniżej 100 kHz, podrażnienie nerwów powoduje uciążliwe skurcze mięśni, tzw. Faradyzację lub dalekowzroczność.

Górną granicę zakresu częstotliwości wyznaczają pojemnościowe prądy upływowe elektrod i kabli. Wraz ze wzrostem częstotliwości energia jest również wzmacniana i niepożądanie wypromieniowywana, a kontrola efektu staje się bardziej problematyczna. Zwiększyłoby się ryzyko zranienia pacjenta przez oparzenia w innym miejscu. Dlatego w praktyce górna granica to 4 MHz. Istnieją jednak pojedyncze urządzenia, które wykorzystują znacznie wyższe częstotliwości.

Podrażnienia Faradaya mogą również wystąpić w częstotliwościach roboczych z powodu impulsów interferencyjnych o niskiej częstotliwości. Powstają w wyniku prostującego efektu przenoszenia fal radiowych z elektrody na pacjenta z powodu odmiennej funkcji pracy i niejednorodnej konfiguracji pola. W celu powstrzymania tych składników niskiej częstotliwości, kondensator z mniej niż 2,5  nF jest zainstalowany w serii z przyłączami elektrod. Jednak nie można całkowicie uniknąć drgań mięśni w niektórych miejscach (np. W pęcherzu moczowym). Efekt ten nie został jasno wyjaśniony i jest prawdopodobnie spowodowany efektami podrażnienia termicznego.

Tkanka ciała jako przewodnik elektryczny

Przy częstotliwościach używanych w chirurgii HF tkanka ciała zachowuje się jak rezystancja omowa . Opór specyficzny silnie zależy od rodzaju tkanki. Zgodnie z powyższym wzorem, moc wejściowa do tkanki przy stałym prądzie jest proporcjonalna do jej rezystancji właściwej. Utrata wydajności jest spowodowana rozpraszaniem ciepła, krążeniem krwi i ciepłem właściwym parowania.

Specyficzny opór tkanki mięśniowej i tkanki o silnym ukrwieniu jest stosunkowo niski. Że od tłuszczu jest około 15-krotnie wyższym i że z kości przez współczynnik 1000. kształt i poziom prąd musi być zatem dostosowane do rodzaju tkanki jest operowany. Zasadniczo stosuje się najniższą możliwą częstotliwość dla tkanki.

Poniższe wartości orientacyjne mogą służyć jako ilustracja:

Rodzaj tkanki
(częstotliwość = 1 MHz)		 Opór właściwy [ ]
krew 0.16
Mięśnie , nerki , serce 0,20
Wątroba , śledziona 0.30
mózg 0,70
płuco 1, 00
gruby 3.30

Efektywna rezystancja zależy również od rodzaju i kształtu elektrody oraz stopnia zniszczenia tkanki. Po utworzeniu się parcha wzrasta do około dziesięciokrotnej wartości.

Technologia urządzenia

Podstawowy schemat ideowy generatora do chirurgii wysokiej częstotliwości

Generatory o maksymalnej mocy 400 W są zwykle używane w elektrochirurgii HF . Napięcie wyjściowe może być wysokiego napięcia do 4 kV podczas pracy na biegu jałowym . W stomatologii i okulistyce powszechne są słabsze urządzenia o mocy maks. 50 W przy niższych napięciach.

Ilustracja przedstawia zasadę działania generatora do chirurgii wysokiej częstotliwości. Oscylator generowany w tym przypadku, częstotliwość pracy około 700 kHz i sterowany za pośrednictwem stopnia kierowcy, w końcowym etapie . W przypadku koagulacji powierzchniowej oscylator jest modulowany przy około 20 kHz w stosunku 1: 5. Napięcie robocze stopnia sterującego oraz moc cięcia lub koagulacji ustawiane są dwoma oddzielnymi potencjometrami . W stopniu wyjściowym kilka tranzystorów mocy jest połączonych równolegle, które pracują w trybie przełączania, aby zmniejszyć indywidualne obciążenie, a tym samym zwiększyć niezawodność działania.

Obwód wtórny transformatora stopnia wyjściowego prowadzi przez odporne na wysokie napięcie kondensatory filtrujące, które tłumią zakłócające komponenty o niskiej częstotliwości do połączeń elektrody czynnej i przeciwelektrody. Podłączenie przeciwelektrody może być uziemione bezpośrednio lub przez pojemność lub przeciwelektroda jest obsługiwana symetrycznie do elektrody czynnej. Obwód ochrony pacjenta oznacza, że ​​generator może działać tylko wtedy, gdy elektroda neutralna A i przeciwelektroda B są podłączone do pacjenta i mają dobrą przewodność. Następnie słaby prąd (około 100 µA) przepływa między A i B i aktywowany jest przekaźnik G. W przypadku słabego kontaktu choćby jednej elektrody prąd spada poniżej wartości minimalnej, a przekaźnik przerywa wytwarzanie energii wyłączając stopień sterownika. Brzęczyk często generuje wtedy alarm dźwiękowy. Zapewnia to, że prąd o wysokiej częstotliwości zawsze przepływa przez przeciwelektrodę do generatora wysokiej częstotliwości i nie powoduje przypadkowo oparzeń innych części ciała.

Jeśli przeciwelektroda jest podłączona do urządzenia, ale nie jest podłączona do pacjenta, generatora nie wolno używać; ponieważ nawet przy pracy symetrycznej („pływającej”) nie można całkowicie wykluczyć spalania. W przypadku pojemnościowego lub bezpośredniego uziemienia złącza przeciwelektrody, prąd płynie do ziemi przez pojemność pacjenta lub przez pojemnościowo uziemione przetworniki, jeśli przeciwelektroda nie styka się. Może osiągnąć prąd roboczy i spowodować poważne oparzenia. Nawet jeśli przeciwelektroda jest prawidłowo przyłożona, na tej elektrodzie występują napięcia w trybie pracy symetrycznej („pływającej”), które prowadzą do prądów z niej do ziemi, jeśli nie są w stanie skompensować prądami elektrody czynnej (przyczyną jest pojemność wewnętrzna elektrody czynnej). Urządzenie, np. Uzwojenie transformatora do masy). Dzieje się tak zawsze, gdy kontakt przeciwelektrody jest lepszy niż kontakt elektrody aktywnej. Aby zredukować te prądy, możliwe jest niesymetryczne działanie generatora wysokiej częstotliwości poprzez pojemnościowe lub bezpośrednie uziemienie złącza przeciwelektrody.

Jeśli używane są instrumenty bipolarne, np. Szczypce z dwiema elektrodami, należy wybrać symetryczny tryb pracy, aby uniknąć prądów ciała.

Monitorowanie kontaktu

Aby zapobiec niepożądanym oparzeniom lub porażeniom elektrycznym , prądy o wysokiej częstotliwości muszą być w stanie przepłynąć z powrotem przez przeciwelektrodę podczas używania narzędzi monopolarnych. Dlatego przeciwelektroda musi mieć dobry kontakt z pacjentem i urządzeniem. W przeciwnym razie energia elektryczna mogłaby odpłynąć w inny sposób. Dlatego potężne urządzenia elektrochirurgiczne mają obwód bezpieczeństwa oparty na zasadzie wyłącznika różnicowoprądowego , który kontroluje sumę prądów do aktywnej elektrody i przeciwelektrody. Jeżeli prądy znoszą się w niewystarczającym stopniu, urządzenie zostaje wyłączone.

Inną metodą jest uruchomienie napięcia testowego na obwodzie RF, za pomocą którego można sprawdzić kontakt z tkanką. W przeciwnym razie prąd nie zostanie włączony lub generator wysokiej częstotliwości zostanie wyłączony na siłę.

Typy aplikacji

Koagulacja

Ta szybka i skuteczna hemostaza jest stosowana, gdy nie ma spontanicznej koagulacji i w większości przypadków zastępuje drogi klej fibrynowy lub złożone podwiązanie w małych naczyniach .

Termin koagulacja obejmuje dwie różne techniki operacyjne: głęboką koagulację i (elektryczną) hemostazę.

Przy głębokiej koagulacji tkankę ogrzewa się na dużym obszarze do 50–80 ° C. Odbywa się to za pomocą elektrod kulkowych, płytkowych lub rolkowych i służy do późniejszego usunięcia tkanki. Stosowana jest duża gęstość prądu i prąd bez modulacji impulsów. Na głębokość koagulacji może wpływać wielkość natężenia prądu.

Jeśli moc jest zbyt duża, tworzy się strup (karbonizacja), który hamuje dalsze rozprzestrzenianie się ciepła w głąb. Jeśli później wyjmiesz elektrodę, usuniesz również spaloną tkankę, ponieważ przykleja się do elektrody. Jeśli z drugiej strony wybierzesz zbyt małą moc i długi czas naświetlania, to tkanka wokół elektrody i trochę głębiej niż średnica elektrody jest gotowana.

Do hemostazy jako elektrody używane są pęsety. Naczynia krwionośne są chwytane końcówkami narzędzia i zwężane w wyniku odwodnienia, aż do całkowitego zamknięcia. Praca wykonywana jest w trybie bipolarnym, a szczypce monopolarne są rzadko używane. Elektrody wielkopowierzchniowe są zasilane prądem modulowanym impulsowo, aby zatrzymać wyciekające krwawienie.

Szczególnymi formami koagulacji są: fulguracja i wysuszenie. Podczas fulguracji wykonywana jest powierzchowna koagulacja. Płyn wewnątrz- i zewnątrzkomórkowy odparowuje przez iskierkę z końcówki elektrody (zwykle elektrody igłowej), która przechodzi przez tkankę w odległości kilku milimetrów. Podczas burzenia mogą pojawić się skupiska iskier. Osuszanie to koagulacja za pomocą wprowadzonej elektrody igłowej.

Ponadto koagulację można podzielić w następujący sposób:

Miękka koagulacja

Pracuje z niskim napięciem poniżej 190 V. Nie ma łuków ani niepożądanych cięć, zapobiega się karbonizacji.

Koagulacja wymuszona

W wymuszonej koagulacji stosuje się napięcia szczytowe do 2,65 kV. Tutaj generowane są mniejsze łuki, aby uzyskać większą głębokość koagulacji. Niestety nie można uniknąć karbonizacji. W tym celu zwykle stosuje się elektrody sferyczne o małej powierzchni.

Koagulacja natryskowa

Koagulacja natryskowa przy napięciu roboczym do 4 kV skutkuje długimi i mocniejszymi łukami, które ogrzewają tkanki egzogennie i endogennie. Może to prowadzić do następujących komplikacji podczas krzepnięcia:

  • Efekt adhezyjny z miękką i wymuszoną koagulacją
  • Jeśli tkanka jest sucha, nie ma przepływu prądu i nie może wystąpić koagulacja

Elektrrotomia

Cięcie tkanki (zamiast cięcia skalpelem) w chirurgii HF nazywa się elektrrotomią. Podczas cięcia urządzenie chirurgiczne HF obsługiwane jest za pomocą igły lub wąskiego ostrza w trybie monopolarnym. Ostatnio nożyczki bipolarne są również z powodzeniem stosowane do cięcia.
Jak wspomniano powyżej, jest to eksplozja ogniwa bezpośrednio na elektrodzie aktywnej. Gęstość prądu wzrasta kwadratowo w kierunku elektrody aktywnej. Zatem moc cieplna na element objętości rośnie wraz z czwartą mocą w stosunku do odwrotności odległości. To wyjaśnia, dlaczego można osiągnąć lokalnie bardzo ograniczony efekt za pomocą elektrody monopolarnej.

Tkanka jest powierzchniowo koagulowana po obu stronach nacięcia. Głębokość szwu koagulacyjnego zależy od tkanki i prędkości cięcia. Rozróżnia się cięcie gładkie i strupowe. Do płynnego cięcia używany jest prąd niemodulowany lub modulowany 100 Hz. Do cięcia strupowego stosuje się prąd modulowany impulsowo o znacznie wyższej częstotliwości modulacji. Wysokie wartości chwilowe oznaczają wysoką moc wyjściową w stosunku do wartości średniej. Powoduje to większą powierzchowną koagulację i zamknięcie brzegów rany. Zaletą jest cięcie bez krwawienia.

Środki bezpieczeństwa

Ogólne środki ostrożności przy elektrochirurgii monopolarnej:

Aby uniknąć poparzeń w miejscach innych niż przeznaczone lub porażenia prądem, należy podjąć następujące środki bezpieczeństwa:

  • Pacjent musi być odizolowany na stole operacyjnym (suche szmatki, plastikowe podkładki itp.). Należy go również przechowywać w izolacji od wszystkich części metalowych i przewodzących (antystatycznych) węży.
  • W fałdach skóry, fałdach piersi i między kończynami wymagane są suche wkładki celulozowe.
  • Przeciwelektrodę należy umieścić jak najbliżej pola operacyjnego. Jedynym ograniczeniem jest sterylna sala operacyjna. Musi pobierać prąd o możliwie najniższej rezystancji (tj. Poprzez dobry styk) i zwracać go do generatora.
  • Upewnij się, że przeciwelektroda styka się z dużym obszarem i mocno przylega.
  • Ciecze nie mogą dostać się pod elektrodę neutralną, ponieważ prowadzą do wysokiej punktowej gęstości prądu.
  • Zawsze należy stosować tak zwane dwuczęściowe elektrody neutralne. Monitorują one prawidłowe położenie elektrody neutralnej. Dodatkowy prąd pomiarowy jest generowany i monitorowany między parami elektrod. Jeśli ten prąd jest za mały, jedna z elektrod nie ma dobrego kontaktu i urządzenie wyłącza się.
  • Kable elektrod są jak najkrótsze, dawkę mocy wysokiej częstotliwości należy dobrać możliwie najmniej.
  • Do monitorowania przedoperacyjnego można stosować tylko kable EKG z wejściami o wysokiej rezystancji lub dławikami HF.
  • W przypadku stosowania wybuchowych gazów anestetycznych wymagane jest stosowanie gazu osłonowego (podobnie jak przy spawaniu gazem osłonowym w konstrukcjach metalowych).
  • Przed zabiegiem należy upewnić się, że prąd z elektrody aktywnej do elektrody neutralnej nie przepływa lub jest tak mały, jak to możliwe, przez obszar serca.
  • Do oceny bezpieczeństwa stosuje się normę DIN EN 60601-1 i normę dotyczącą chirurgii wysokiej częstotliwości DIN EN 60601-2-2

literatura

  • Johannes Petres: Aktualne metody leczenia . Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2013, s. 22 i następne ( online )
  • Ingrid Moll: dermatologia . Georg Thieme Verlag, 6. wydanie Stuttgart 2005, str. 58 i następne ( online )
  • Engelbert Mach: Wprowadzenie do technologii medycznej dla zawodów medycznych . Facultas, Wiedeń 2009, s. 76–90 ( online )
  • Rüdiger Kramme: Technika medyczna: procedury, systemy, przetwarzanie informacji . Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2013, s. 396–412 ( online )
  • Hans-Dieter Reidenbach: Technologia wysokiej częstotliwości i technologia laserowa w medycynie: Podstawy i zastosowania energii elektromagnetycznej o wysokiej częstotliwości do terapeutycznego ciepła . Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2013, s. 8–192 ( online )

linki internetowe