Высокочастотная сварка, резка и термическая обработка живых тканей в хирургии Б.Е. Патон, И.В. Кривцун, Г.С. Маринский, И.Ю. Худецкий, Ю.Н. Ланкин, А.В. Чернец, С.Е.Подпрятов, И.А.Сухин Ю.Н. Ланкин, А.В. Чернец, С.Е.Подпрятов, И.А.Сухин Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины, Киев Сварочные технологии победно шагают по земле, в подводном мире и космосе. Сварка начинает свой путь в медицине. Она успешно применяется для соединения поврежденных тканей человека и восстановления жизнедеятельности его органов. Борис Патон

Метод высокочастотной сварки живых тканей (ВЧ СЖТ), разработанный в Институте электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины в тесном содружестве с Международной ассоциацией «Сварка», многими медицинскими учреждениями Украины, а также компанией CSMG, США, показал свою эффективность и успешно используется в медицинской практике уже более 10 лет. За это время создано и освоено более 150 различных хирургических методик и успешно выполнено свыше 100 тысяч хирургических операций в таких областях как: Общая и абдоминальная хирургия Травматология Пульмонология Проктология, Урология, Маммология Оториноларингология Гинекология Офтальмология Другие области хирургии ВЧ СЖТ Хорошо зарекомендовал себя и в ветеринарной хирургии. На сегодняшний день, по нашей оценке, в Украине на аппаратах созданных в ИЭС им.Е.О.Патона выполняется в среднем от 15 до 20 тысяч операций в год

В последние годы западные производители в перечне функциональных возможностей своего оборудования также начали употреблять термин «сварка». Однако, эта функция относится в основном к процедуре перекрытия сосудов, а по количеству и разнообразию хирургических методик с использованием ВЧ электросварки Украина, безусловно, является мировым лидером

ВЧ СЖТ заключается в контролируемом воздействии тока высокой частоты на живые ткани, приводящем к их структурным изменениям и образованию сварного шва - соединения с уникальными биологическими свойствами. парное соединение отличается прочностью, высокой абластичностью, нечувствительностью к микробному инфицированию, Свпарное соединение отличается механической прочностью, высокой абластичностью, нечувствительностью к микробному инфицированию, а также стимулирующим влиянием на процесс регенерации, скорость и качество которой превосходит обычное неосложненное заживление СТЕНКА АРТЕРИИ. ПЕРЕОРИЕНТАЦИЯ ТОКОПРОВОДЯЩИХ СТРУКТУР ВДОЛЬ НАПРАВЛЕНИЯ ПРОХОЖДЕНИЯ ТОКА, А ТОКОНЕПРОВОДЯЩИХ – ПОПЕРЕК. ОБРАЗОВАНИЕ ЩЕЛЕЙ И ВОЛНИСТОСТИ СТЕНКА АРТЕРИИ. СБЛИЖЕНИЕ И СЛИЯНИЕ ТОКОПРОВОДЯЩИХ СТРУКТУР, ОБРАЗОВАНИЕ ОДНОРОДНОЙ МАССЫ – СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ X 6000 Х 400

Общепризнанные преимущества применения технологии ВЧ СЖТ Бескровное, быстрое, удобное для хирурга и малотравматичное для пациента выполнение операций Снижение потери крови на 60-85% Сокращение длительности операции на 20-50% Высокая абластичность вмешательств у онкологических больных Возможность проведения хирургического лечения больным, которые раньше считались неоперабельными Быстрая и полноценная послеоперационная реабилитация Возможность проведения новых операций, недоступных для выполнения другими способами

а также включает: Российскую Федерацию, Республику Беларусь, Болгарию, Китай. Проявляют интерес к нашим разработкам в США, Германии, Индии, Вьетнаме, Польше, Македонии, странах Балтии и др. Ареал распространения оборудования для ВЧ СМЖТ конструкции ИЭС различных модификаций охватывает практически все регионы Украины (около 180 аппаратов),

Хирургические операции с применением сварки мягких живых тканей Перекрытие сосудов Операции на печени Бескровная резка Перекрытие кишечника Краевая резекция легкого Удаление почки

Эндоскопические операции на легких

Single stage RF Intestinal Anastomosis

Необходимо отметить работы по сварке живых тканей в офтальмологии, проводимые совместно с Институтом глазных болезней и тканевой терапии им. В.П. Филатова. Созданная совместно технология приваривания сетчатки является одной из наиболее эффективных. В хирургии сетчатки и стекловидного тела электросварка применяется у больных с отслоением сетчатки, диабетической ретинопатией, а это одно из наиболее тяжёлых осложнений сахарного диабета, и др. ВЧ СЖТ применяется также для удаления глазного яблока у больных с внутриглазными ново- образованиями, злокачественной вторичной неоваскулярной глаукоме и др. При операциях используются оригинальные параметры модифицированных для офтальмологии аппаратов конструкции ИЭС им. Е.О. Патона и разработанные совместно оригинальные инструменты.

HF LTW in Ophthalmology

Для работ в указанной области создан межведомственный центр «Сердечнососудистой инженерии», с участием ИЭСим. Е.О.Патона НАН Украины, Национального института сердечно сосудистой хирургии им. Н.М. Амосова АМН Украины и Национального технического университета Украины "Киевский политехнический институт". В рамках этого центра ведутся работы по созданию специализированной аппаратуры, инструментария и технологий. Это кардиохирургический инструмент для трансмуральной абляции проводящих путей сердца, диатермокоагуляции тканей и остановки кровотечений, инструменты для проведения кардиохирургических операций с одновременным резанием и коагуляцией и др. Перспективным представляется применение методов ВЧ сварки в кардиохирургии.

Другие перспективные направления развития ВЧ-СЖТ: ВЧ сварка сухожилий ВЧ сварка нервов ВЧ сварка твердой мозговой оболочки Схема высокочастотной сварки нервов Усилие разрыва сухожилия диам. 3-5 мм. после сварки – 10… 15 N

Ключом для внедрения новой технологии является оборудование. На сегодня ИЭС им. Е.О. Патона предлагает аппараты ЕК-300М1 и различные модификации аппарата ЕКВЗ-300, которые выпускаются под торговой маркой ПАТОНМЕД

Мобильный аппарат ЕКВЗ-300 М Незаменим для хирургов работающих на выезде, станций скорой помощи, санитарной авиации, медицины катастроф, ветеринарной хирургии. Сохраняет все характеристики и преимущества ЕКВЗ-300. Имеет малый вес (6,5 кг в транспортном положении). Удобен для переноски и транспортировки. Разворачивается в рабочее положение за считанные минуты. Может работать как в стационарных, так и в полевых условиях

Аппараты серии ЕКВЗ-300 ПАТОНМЕД это универсальные многофункциональные аппараты для ВЧ сварки и обработки живых тканей, которые успешно применяются на практике и могут быть рекомендованы для широкого применения в хирургии и ветеринарии Работу в режимах резание, коагуляция, ручная и автоматическая сварка. Широкий выбор алгоритмов работы и рабочих параметров в зависимости от вида и характера операции; Адаптацию, изменение и ввод дополнительных программ по желанию пользователя; Две рабочие частоты - 66 и 440 к Гц. Возможность совмещения различных частот в одном рабочем цикле* Контроль мощности в широком диапазоне; Одновременное подключение двух инструментов по выбору хирурга. Возможность работы с инструментами других производителей; Возможность переключения режимов работы и включения инструментов непосредственно хирургом * Работа аппарата в режиме советчика на базе собственного банка данных * *) Аппараты нового поколения. Они обеспечивают:

В ИЭС им. Е.О.Патона создано производство оборудования для ВЧ сварки живых тканей Входной контроль и наладка элементов и узлов. Программирование и сборка аппаратов ЕКВЗ-300. Участок позволяет выпускать аппараты для ВЧ сварки живых тканей в количестве, которое полностью удовлетворяет потребности Украины, а также поставлять оборудование на экспорт

Оборудование ИЭС для ВЧ СЖТ прошло государственную регистрацию и сертификацию в Украине и Российской Федерации Это служит основой для его широкого практического применения

В ИЭС разработаны, испытаны и переданы для использования десятки видов инструментов для ВЧ СЖТ Стандартный базовый инструмент (зажимы и пинцеты), которым комплектуются аппараты для СМЖТ. Стандартный эндоскопический инструмент. Специальный серийный инструмент, используемый хирургами одной специальности: отоларингологами, пульмонологами и др. Специальный штучный (для офтальмологии, нейрохирургии, кардиохирургии и др.) Экспериментальный

Дальнейшее развитие оборудования для сварки живых тканей связано с совершенствованием самих аппаратов и инструментария, повышением их надежности, эргономичности, удобства в работе и обслуживании, адаптации к потребностям хирургов. Постоянно требуется разработка нового программного продукта, ориентированного на отдельные хирургические методики и потребности пользователей, а также новых систем автоматического управления процессом. Необходимо создавать новое специализированное оборудование и инструментарий для отдельных областей хирургии (офтальмология, сердечно сосудистая хирургия, нейрохирургия и пр.)

Осциллограммы средних значений сварочного тока и напряжения, температуры в центре сварного соединения, электрического сопротивления ткани между электродами, мощности выделяемой в свариваемой ткани: а – кишка; б – мышечная ткань В ИЭС им. Е.О. Патона проводятся исследования процесса ВЧ сварки мягких биологических тканей как объекта автоматического регулирования. Выполнены многочисленные эксперименты с записью и компьютерной обработкой электрических и физических параметров процесса ВЧ СЖТ. При прохождении тока темпера-тура ткани повышается до температуры коагуляции белков и денатурации клеток 60 С, при этом сопротивление падает в 2,5…3 раза. Затем температура повышается до 150…180 С. Происходит обезвоживание ткани с ростом её сопротивления. Когда ткань обезводится, её сопротивление резко возрастает, что является признаком сформированной сварной точки и сигналом к окончанию сварки.

На основе полученных представлений о физических процессах, протекающих при сварке, разработана математическая модель сварки мягких биологических тканей. Разработан алгоритм автоматического регулирования процесса сварки, обеспечивающий гарантированное получение сварного соединения в широком диапазоне изменения свойств свариваемой ткани. Разработана модель нового сварочного аппарата, реализующего этот алгоритм. Параметры режима сварки в нем устанавливается и поддерживаются автоматически в результате идентификации системой типа ткани, её состояния и т.п. По желанию хирург имеет возможность устанавливать интенсивность режима сварки – «жесткий» или «мягкий» режим.

Одновременно с разработкой оборудования, в ИЭС им. Е.О. Патона в тесном контакте с ведущими медицинскими и научно-техническими учреждениями Украины и других стран непрерывно ведутся работы по исследованию поведения живых тканей различных типов при прохождении через них токов высокой частоты, разработке на основании данных исследований новых алгоритмов работы оборудования и созданию новых хирургических методик.

а б в г Изменения структуры, происходящие в стенке артерии при ее перекрытии: а – переориентация токопроводящих структур вдоль направления прохождения тока, а токонепроводящих – поперек; б – образование щелей и волнистости; в, г – сближение и слияние токопроводящих структур, образование однородной массы – сварного соединения В результате исследований, проведенных совместно с Киевским центром электросварочной хирургии* установлены особенности реструктуризации живых тканей и образования сварного соединения при воздействии проходящего через них высокочастотного тока. *) Исследования проводили С.Е. Подпрятов и С.Г. Гичка

Совместно с Российскими организациями – Институтом теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Институтом биофизики клетки РАН, г. Пущино, а также НИЦ «Курчатовский институт», г. Москва методом рентгеновской дифракции с использованием синхротронного излучения проведено исследование влияния высокочастотной электрохирургической сварки на структуру различных биологических тканей. На основе полученных экспериментальных и клинических данных продемонстрирована возможность ткани, подвергнутой действию ВЧ-сварки, поддерживать свою жизнеспособность, восстанавливать физиологические свойства и функции за счет процессов регенерации.

Как результат применения новых алгоритмов работы можно отметить: С использованием стандартных аппарата ЕКВЗ-300 «Патонмед» и инструмента в клинике достигнуто перекрытие артерий диаметром до 8 мм и вен диаметром до 11 мм. Достигнуто формирование электросварного шва паренхимы печени. Получены позитивные результаты при лечении сахарного диабета хирургическим путем в открытом и лапароскопическом вариантах. Отработана и успешно применяется на практике новая технология позадилобковой простатоктомии при хирургическом лечении аденомы простаты. Наши исследования легли в основу разработки новых алгоритмов работы аппаратов для сварки живых тканей. В результате достигается оптимальное воздействие ВЧ-тока на оперируемую ткань. Конкретные параметры назначаются исходя из конкретных условий проведения хирургических вмешательств. Данная технология обладает рядом преимуществ, по сравнению с существующей, что позволяет охарактеризовать ее, как одну их наиболее перспективных при лечении данного, весьма распространенного заболевания Типовой алгоритм сварки живой ткани

Бесконтактная термоструйная обработка живых тканей – новая хирургическая технология, разработанная в ИЭС им.Е.О.Патона Основана на биофизических эффектах комплексного воздействия конвекционных и инфракрасных потоков тепла на биологические ткани Обеспечивает надежный гемостаз, возможность формирования пленок коагулированной крови на поверхности ткани, отсутствие термического поражения паренхимы органа, возможность безопасной работы в области крупных сосудов и полых органов.

Первая врачебная помощь при ранениях (в стационарных и полевых условиях), специализированная хирургическая помощь. Остановка кровотечение из паренхиматозных органов, губчатых костей и сосудов диаметром 1-3 мм. Санация инфицированных и хронических гнойных ран. профилактика гнойной инфекции при боевых травмах. Коагуляция тканей для проведения бескровного рассекания. Термоабляция опухолей и метастазов. Бесконтактная термоструйная обработка живых тканей

ТПБ-65 (с возможностью подключения к аккумулятору) ТПБ-180 UPS (с встроенным бесперебойным БП) ТПБ-65Б автомобильный комплект ТПБ-65Б бюджетный комплект ТПБ-65Ак беспроводной комплект ИЭС им.Е.О.Патона разработано и испытано целое семейство аппаратуры для практической реализации нового метода Термокоагулятры для стационарных операционных Термокоагулятры для полевых условий

Каждая из рассмотренных технологий (ВЧ- електросварка и термоструйная обработка) имеет свои преимущества и свою область применения. Объединение их в одном аппарате позволит значительно расширить возможности хирурга. Создание гибридных систем, сочетающих процессы ВЧ СМЖТ и БТОЖТ, является одной из важных задач при разработке и внедрении нового поколения электро- термохирургического оборудования.

Многофункциональный термохирургический аппарат ЕК-300М1 «ПАТОНМЕД» объединяет функции ВЧ сварки и бесконтактной термоструйной обработки живых тканей ЕК-300М1 «Патонмед» - это 90% типичных хирургических манипуляций

Перечисленные преимущества и достоинства новых процессов (ВЧ-електросварки и термоструйной обработки) позволяют говорить о необходимости их самого широкого применения. В перспективе аппараты для сварки и термоструйной обработки живых тканей должны стать неизменным атрибутом каждой операционной, каждого операционного стола. Для этого есть все необходимые предпосылки.

Дальнейшее развитие оборудования и процесса сварки и термообработки живых тканей с выходом на мировой рынок неразрывно связано с организацией международного сотрудничества Целью такого сотрудничества должно быть: Адаптация существующего оборудования в соответствии с мировыми стандартами или стандартами конкретного региона Сертификация оборудования и получение соответствующих разрешений для практического использования в конкретной стране или регионе Организация совместного производства Совместный маркетинг и организация продаж Подготовка медицинского и технического персонала Проведение дальнейших исследований и разработка новых хирургических методик Совершенствование существующего и создание нового оборудования, программного продукта и инструментария Совместная защита интеллектуальной собственности

Благодарю за внимание Thanks for your attention