Общие сведения о высокочастотной электрохирургии.

(«Современное  применение высокочастотных электрохирургических генераторов в лапароскопической хирургии желудка.» К.м.н. Осипов В.В., ОКБ, г.Рязань)

Высокочастотная электрохирургия, используемая в хирургической практике, есть метод воздействия на ткань тела пациента высокочастотным током, результатом которого является рассечение ткани или коагуляция васкуляризованных тканей с целью гемостаза. Заряженные частицы, проходя через срез ткани, встречают определенное сопротивление живой материи -импеданс, благодаря этому происходит преобразование электрической энергии в тепловую. Все химические и физические процессы в ткани обусловлены преимущественно тепловым действием тока, что составляет основу метода. Так как импеданс тканей различен, то для достижения максимального эффекта при работе с той или иной тканью требуется оптимальная плотность тока.

Генератор создает напряжение или разность потенциалов; благодаря которому возникает электрический ток - направленное движение стабильных отрицательно      заряженных      элементарных      частиц   электронов.

Электродвижущая сила, возникающая за счет разности потенциалов позволяет перемещать заряженные частицы из одной точки электрического поля в другую, то есть от электрода хирурга к электроду пациента. Долецкий С. Я., Драбкин Р. Л., Ленюшкин А. И. 1980.

Максимальное выделение энергии наблюдают в части электрической цепи, имеющей наименьший диаметр - на конце электрода хирурга. Выделяемая мощность зависит так же от тканевого импеданса в месте приложения электрохирургического воздействия. При минимальном сопротивлении проводника мощность тока, выделяемая при его прохождении, так же минимальна. При возрастании сопротивления на конкретном участке цепи резко увеличивается выделяемая мощность. Таким образом, электрический ток выделяет максимальную энергию в участке электрической цепи с наибольшим сопротивлением и наименьшим диаметром проводника. При работе с генератором во время операции хирург, как   правило,   может   управлять   только   мощностью,   меняя   выходное напряжение в диапазоне от 1 до 10 условных единиц шкалы лицевой панели прибора, а также моделировать свое воздействие - резание, коагуляцию или их сочетание (смешанный режим). Единицы шкал могут быть градуированы так же в Ваттах (Vallelab), а так же в процентах от максимальной мощности генератора.

В современных электрохирургических генераторах с обратной связью при возрастании сопротивления тканей не происходит опасного увеличения мощности. При большом сопротивлении падает выходное напряжение генератора, поэтому энергия, выделяемая в тканях, не меняется.

В электрохирургии используется высокочастотный ток определенной формы и частоты, который вырабатывает генератор электрохирургического аппарата. Этот ток, проходящий через тело пациента, называют рабочим. Частота его может находиться в диапазоне от 500 кГц до 3 мГц. Электрохирургические эффекты можно наблюдать при воздействии током любой частоты в диапазоне от 100 кГц до 4 мГц, однако большинство генераторов вырабатывает ток с частотой примерно 500 кГц, которая входит в диапазон частот электромагнитного излучения, поэтому ее так же называют радиочастотой. Высокая частота не вызывает нежелательную стимуляцию мышц и болевого действия - характерных для тока низкой частоты порядка десятков килогерц и ниже.

Электрохирургический генератор вырабатывает синусоидальный переменный ток. Синусоидальная немодулированная непрерывная волна вызывает рассечение ткани, а модулированная волна - подводимая к ткани в прерывистом режиме - коагуляцию.

Прохождение высокочастотного тока через ткани приводит к выделению тепловой энергии. Если перегрев ткани не велик, то никаких структурных изменений в ней не происходит даже при длительном тепловом воздействии. Нагревание тканей до 45 °С не оказывает серьезного повреждающего действия. Этот уровень можно расценить как своего рода порог термического воздействия на ткань. При температуре 45-70 °С степень деструкции зависит от длительности воздействия. При температуре 70-100 °С наступает денатурация белка и гибель клеток, при 100 °С испаряется внутриклеточная жидкость. Наконец при 200 °С и выше клетки распадаются на неорганические вещества. ЭХ воздействие происходит при температуре 100 °С и выше. При достаточной интенсивности теплового воздействия на ткань в ней происходят структурные изменения, заключающиеся в свертывании белка. Это наблюдается в диапазоне температур 55-70 градусов по Цельсию. При более высокой температуре начинается обезвоживание ткани, которое при дальнейшем увеличении интенсивности воздействия может привести к ее высушиванию, а затем к обугливанию.

Электрическая энергия достаточной мощности, поступающая в ткань, не только ее нагревает. Часть ее расходуется на поддержание эндотермических (поглощающих тепло) реакций, связанных со структурными (химическими) изменениями ткани, часть - на переход вещества из одного фазового состояния в другое (превращение тканевой жидкости в пар), что наблюдается при коагуляции с дессикацией (обезвоживание) и при рассечении тканей.

Выделение тепла происходит на участке электрической цепи, имеющей наименьший диаметр, следовательно, наибольшую плотность тока и большое сопротивление, т.е. в месте прикосновения электрода хирурга к тканям. Тепло не выделяется в зоне пластины пациента, т.к. большая величина ее площади обуславливает рассеивание энергии и низкую плотность тока.

Чем меньше диаметр электрода, тем быстрее он нагревает прилегающие к нему ткани в виду меньшей их площади. Поэтому резание наиболее эффективно и менее травматично при использовании игольчатых электродов.

Существует три вида электрохирургического воздействия на ткани - резание и два вида коагуляции - дессикация и фульгурация. В соответствии с данной работой позволим себе выделить дополнительно отдельный новый вид воздействия на трубчатые биологические структуры, в частности кровеносные сосуды - заваривание.

Для резания подают непрерывный переменный ток с низким напряжением синусоидальной формы. Под воздействием тока происходит непрерывное движение ионов внутри клетки, что приводит к резкому повышению температуры и выпариванию внутриклеточной жидкости. Объем клетки мгновенно возрастает, происходит взрыв, оболочка лопается и клетка разрушается. Мы воспринимаем этот процесс как резание. Освобожденные газы рассеивают теплоту, что предупреждает перегревание более глубоких слоев ткани. Поэтому ткани рассекаются с небольшой боковой температурной передачей и минимальной зоной некроза. Струп раневой поверхности при этом ничтожен. Из-за поверхностной коагуляции гемостатический эффект в этом режиме выражен незначительно.

Резание наиболее эффективно, когда электрод приближают к ткани, но не касаются ее. Пар обеспечивает высокую концентрацию ионов между электродом и тканями, возникает электрическая дуга, что обеспечивает протекание тока. Если же электрод соприкасается с тканями или находится слишком далеко от них, эффект резания теряется.

Совершенно иную форму электрического тока используют в режиме «коагуляция». Это импульсный переменный ток с высоким напряжением. Наблюдают всплеск электрической активности с последующим постепенным затуханием синусоидальной волны. Поток включают только в течении 6% времени. В перерывах ЭХГ не производит энергию, ткани остывают. Нагревание тканей происходит не так быстро, как при резании. Короткий всплеск высокого напряжения приводит к деваскуляризации ткани, но не выпариванию, как в случае резания. Во время паузы происходит высушивание клеток. К моменту следующего электрического пика «сухие клетки» обладают возросшим сопротивлением, приводящим к большему рассеиванию  теплоты     и  дальнейшему,   более  глубокому высушиванию тканей. Это обеспечивает минимальное рассечение с максимальным проникновением энергии в глубину тканей, денатурацией белка и образованием тромбов в сосудах. Так ЭХГ реализует коагуляцию и гемостаз - это и есть десиккация. По мере высушивания ткани, ее сопротивление возрастает до тех пор, пока поток практически не прекратится. Дальнейшая коагуляция оказывается не эффективной. В отличии от резания и фульгурации, этого эффекта достигают при непосредственном касании электродом ткани. Особенно эффективна такая коагуляция в среде аргона.

Oдна из разновидностей работы ЭХГ обеспечивает бесконтактную SPRAY- коагуляцию, или фульгурацию. При этом электрод не контактирует с тканями. Энергия распределяется в виде пучка искр по поверхности ткани, глубина поражения минимальна. Происходит поверхностное местное воздействие, т. к. плотность тока мала. Это удобно для остановки не глубокого диффузного кровотечения или удаления опухолей эпидермиса. Возникает поверхностное обугливание ткани, за счет которого происходит коагуляция сосудов, без прогревания глубоких слоев ткани. Глубину воздействия можно изменить, увеличив мощность ЭХГ, однако при этом возрастают «шальные токи» емкостного эффекта и недостаточной изоляции, что особенно опасно в эндохирургии.

Для достижения одновременного резания и коагуляции используют смешанный режим. Смешанные потоки формируют при большем напряжении, чем при режиме резания, но меньшем чем при режиме коагуляции. Смешанный режим обеспечивает высушивание прилежащих тканей с одновременным резанием. Единственная изменяемая величина, обуславливающая разделение функции разных волн (одна волна режет, а другая коагулирует) - количество производимого тепла. Большая теплота, произведенная быстро, дает резание, т.е. «выпаривание тканей». Небольшая теплота, произведенная медленно, создает коагуляцию, т.е. высушивание (дессикацию).

В биполярных системах работают только в режиме коагуляции. Ткань, расположенную между электродами, обезвоживают по мере повышения температуры. (Edelman DS, Under SW. 1995 г). Используют постоянное низкое напряжение и создают ток высокой частоты. Несмотря на локальное воздействие, в биполярной ЭХ также происходит боковое распространение тепла, обусловленное теплопроводностью тканей. Температура, достаточная для возникновения некроза тканей, может быть зарегистрирована на расстоянии до 2 см от точки коагуляции.

При монополярной электрохирургии проводником является все тело больного. Электрический ток проходит от электрода хирурга к электроду пациента. При монополярной электрохирургии генератор вырабатывает переменный высокочастотный ток большой мощности. При этом возникает электрическая дуга, и ток направляется через ткани от активного к пассивному электроду.

В традиционной электрохирургии электрод непосредственно контактирует с тканью, создавая, однако, непрочно прилегающий струп, который может в момент манипуляций отпадать с возобновлением кровотечения. При работе на электроде скапливается нагар, что снижает эффективность воздействия. Операционное поле, особенно в лапароскопической хирургии, интенсивно задымлено снижая обзор. Традиционными электрохирургическими методами достичь адекватной коагуляции ткани с высоким сопротивлением, например, костной, практически невозможно.

Учитывая вышеуказанные недостатки в 1987 году компания «Bard Elektro Medikal Sistems» предложила установки для аргон усиленной электрохирургии, где в комплексе с моно- или биполярным электрохирургическим генератором работает установка для подачи газа в зону воздействия электрода, что позволяет увеличивать эффективность ВЧЭХ. В 1991 году J. L. Daniel и В. Fisher впервые использовали метод при лапароскопических операциях.

Аргон - усиленное действие имеет свои преимущества:

•         аргон инертен и не поддерживает горения. Ток легко ионизирует аргон, что увеличивает проводимость.

•         меньше запаха и дыма, меньше объем некроза в зоне воздействия, так как температура в зоне воздействия не превышает 110°С благодаря охлаждающему действию аргона. Глубина воздействия вдвое меньше чем при традиционной электрохирургии. Образуется нежный струп на значительном участке ткани, благодаря чему репаративные процессы протекают значительно быстрее.

•         неконтактен в режиме коагуляции.

•         ткани меньше прилипают к электроду при резании.

•         собственно струя газа имеет комнатную температуру не вызывая ожогов и возгорания.

•         во время работы происходит «сдувание» крови с участка воздействия улучшая обзор. Применение данной технологии более эффективно на значительных кровоточащих noвepxнocтяx (A.D.Harnandez 1990 год и К. Matthews 1992 год).

К недостаткам аргоновой хирургии следует отнести высокую стоимость установки, значительные размеры и хлопоты с восполнением запасов газа.