Пошук і розробка методів зниження травматичності, крововтрати і больові відчуттів при хірургічних операціях, методом, що дозволяють прискорити загоєння, післяопераційних ран і розсмоктування рубців, а також методом, що полегшують працю хірурга-оператора, важливі завдання сучасної хірургії, рішенню яких сприяє застосування ультразвуку.
Можна виділити дві основні області використання ультразвуку в оперативній хірургії. Це інструментальна ультразвукова хірургія та локальні руйнування в глибині тканин за допомогою сфокусованого ультразвуку.
Робоча частина ультразвукового хірургічного ножа має традиційну форму леза скальпеля, з'єднаного волноводом з магнітострикційним або п'єзокерамічним перетворювачем. Робоча частина може мати і іншу форму відповідно до вимог виконуваної операції. Амплітуда коливань ріжучої кромки в залежності від поставленого завдання може бути змінена від 1 до 350 мкм, а частота вибирається в діапазоні від 20 до 100 кГц. Як відомо, тертя спокою болючіше, ніж тертя ковзання, тому тертя між двома поверхнями зменшується, якщо одна з них здійснює коливальні рухи. Саме тому робота з ультразвуковими інструментами вимагає від хірурга менших зусиль.
Малюнок 1. Зовнішній вигляд робочих інструментів - волноводов з різними робочими закінченнями
Характер руйнування тканин під дією ультразвукового хірургічного інструменту залежить від будови його робочої частини, амплітуди і напрямки коливанні. Залежить він і від вязкоупругих властивостей і однорідності тканини.
При розтині м'яких тканин ультразвуковим ножем, лезо якого здійснює поздовжні ультразвукові коливання, взаємодіє з тканиною лише кромка леза, забезпечуючи процес мікрорізання, істотно підсилює ріжучі властивості інструменту. Крім того, у кромки леза коливається інструменту виділяється теплота, локально підвищує температуру тканини і обумовлює гемостатичний ефект в результаті термокоагуляція крові.
Для здійснення ультразвукового різання і коагуляції необхідною і достатньою умовою є досягнення амплітуди коливань близько 150 мкм. На жаль, при такому значенні амплітуди коливань велика ймовірність виникнення згинальних коливань. При цьому спостерігається руйнування робочого інструмента.
Для виконання різного роду лапароскопічних операцій застосовується кілька змінних робочих інструментів (до 10 шт.), Які відрізняються довжиною, діаметром і формою закінчень. Довжина всіх змінних робочих інструментів вибиралася з умов забезпечення кратності половині довжини хвилі поздовжніх ультразвукових коливань в матеріалі інструменту (Малюнок 1).
Ультразвукові хірургічні інструменти
За допомогою ультразвукового ножа зручно здійснювати «м'яке препарування» - розшарування тканин і відділення патологічно змінених структур від нормальних.
Застосування ультразвукового скальпеля найдоцільніше:
- при висічення рубців;
- для видалення пухлин;
- для розтину запальних вогнищ;
- при виконанні пластичних операцій.
Малюнок 2. Ультразвуковий скальпель HARMONIC
Ультразвуковий скальпель HARMONIC [Гармонік] є першим ультразвуковим хірургічним приладом, призначеним для перетину і коагуляції тканин. Використання ультразвукової енергії дозволяє виробляти атравматичну діссекцію тканин і здійснювати гемостаз, надаючи мінімальний шкідливу дію на тканини.
При використанні ультразвукового скальпеля HARMONIC пацієнт не піддається дії електричного струму, тому повністю відсутні ризики, обумовлені прямим впливом електрики.
Принцип роботи ультразвукового скальпеля HARMONIC
Електрична енергія, що виробляється керованим мікро контролером високочастотним генератором, за допомогою що знаходиться в рукоятці п'єзоелектричної системи перетворюється в механічну енергію. Лезо або кінчик інструменту коливається, зміщуючись по осі, з постійною частотою 55500 Гц. Зсув по довжині може становити від 25 до 100 μ і регулюється по 5 рівням шляхом зміни потужності генератора.
Ультразвуковий скальпель HARMONIC здатний виробляти три типи впливу: кавітація, коаптаціі / коагуляція і перетин.
Кавітація обумовлена утворенням пухирців газу при температурі тіла за рахунок швидкої зміни обсягу тканин і внутрішньоклітинних рідин під дією вібрації. Під дією тиску і ультразвуку в тканинах відбувається фрагментація білків, що викликає адгезію молекул колагену при низькій температурі. Таким чином, коаптаціі досягається при температурі від 37 ° C до 63 ° C. При місцевому впливі енергії протягом тривалого часу підйом температури призводить до денатурації білків - коагуляції, при максимальній температурі в 150 ° C. При високочастотної вібрації за рахунок натягу, тиску або поєднаної дії цих двох факторів відбувається швидке перерозтягнення тканин, які легко перетинаються гострим лезом або кінчиком інструменту.
На ріжучої кромці ультразвукової пили розташовуються зуби з кроком і висотою 1 мм.
Ультразвукову пилу рекомендується використовувати:
- для розтину кісток в важкодоступних місцях на небезпечну близькість кровоносних судин і нервів;
- для виконання ламінектомії і трепанації черепа;
- для розтину грудини, ключиць, ребер, кісток лицьового скелета, кисті і стопи.
Освіта кісткової мозолі, перебудова кісткових трансплантатів після застосування ультразвукової пилки відбуваються зазвичай швидше, ніж після використання звичайних інструментів (пилки або долота).
Ультразвукова пила НЕ розминає і не припікає тканини. Крім того, не відбувається пошкодження залишаються їх частин.
За допомогою ультразвукової пили можливо моделювання кісткових трансплантатів з високою точністю.
Ультразвукова «сварка» кісток
Для ультразвукового остеосинтезу використовують інструменти з коливаннями робочих частин з частотою 20-32 кГц.
При ультразвукової «зварюванні» відбуваються такі процеси:
- швидке з'єднання строми фрагментів;
- «зварювання» колагенових волокон одного фрагмента з колагеновими фрагментами іншого фрагмента;
- моментальна дифузія мономера (наприклад, Циакрін);
- полімеризація мономера в найкоротші терміни (30-40 секунд).
Ультразвукову зварку кісток застосовують:
1. Для зовнішнього остеосинтезу.
2. Для заповнення кісткових порожнин після видалення гнойнонекротіческіх вогнищ, кіст, пухлин.
Як заповнювач в таких випадках застосовують ауто- або аллокостпую «борошно» або «щебінку», а також штучну кісткову тканину.
3. Для відновлення конгруентності поверхонь при пластиці хибних суглобів.
4. Для створення нових точок прикріплення сухожиль або зв'язок.
5. Для виготовлення ауто- або аллокостних трансплантатів різних розмірів і форми:
- кісткових пластинок;
- диафизов;
- дрібних кісток.
Ультразвуковий хірургічний апарат Woodpecker UltraSurgery
Ультразвуковий хірургічний апарат поєднує в собі простоту і надійність скейлера і функціонал хірургічного комплексу.
Малюнок 3. Woodpecker UltraSurgery
Принцип ультразвукового впливу полягає в тому, що обрана частота коливань насадки впливає тільки на тверді тканини, не завдаючи м'яким (м'язи, шкіра, судини і т.д.) шкоди. Головне завдання імплантолога при роботі з кісткою, а особливо з верхнещелепними відділом, не допустити перфорацію слизової гайморової пазухи, тому робота з ультразвуковими приладами тут краще, ніж з пристроями заснованими на механічному принципі або ручними інструментами. Для експерименту ми вибрали насадку US1 (входить в комплект) - кісткову пилу.
Перевірка роботи апарату на курячому яйці.
Завданням було перевірити наскільки атравматично вплив апарату, чи зможемо ми вирізати «кісткове вікно» не пошкодивши, що знаходиться під шкаралупою тонку мембрану (плівку) .Виставляем режим «Bone quality 3» і починаємо легкими рухами намічати контур «вікна».
За відсутності емульсії (при прориві мембрани рідкий білок буде виступати на поверхню) ясно, що цілісність її не порушена.
Малюнок 4. Досвід
Міняємо насадку на нову SL 2, що представляє собою диск, площина якого розташована паралельно оброблюваної поверхні і легкими натисканнями відокремлюємо кісткове вікно від лінії розрізу, далі тієї ж насадкою піддягаємо вирізаний клапоть шкаралупи.
Перед нами неушкоджена мембрана курячого яйця. На всьому протязі процесу подача води здійснювалась в заданому обсязі і без перебоїв, завдяки перистальтической помпі з 4-ма роликами, рівень подачі регулюється швидкістю обертання даних роликів.