Ультразвуковые инструменты - принцип действия

Инструментальная ультразвуковая хирургия

Инструментальная ультразвуковая хирургия, одна из двух основных областей использования ультразвука в оперативной хирургии. Низкочастотные ультразвуковые колебания, наложенные на рабочую часть скальпелей, пил, трепанов и других хирургических инструментов, придают им ряд новых положительных свойств.

История оперативной хирургии, судя по находкам археологов, насчитывает по крайней мере несколько тысячелетий. Все это время совершенствовались и хирургические инструменты. В частности, главный инструмент хирурга - скальпель приобрел в поперечном сечении форму узкого клина. Лезвие такой формы достаточно легко рассекает и при этом меньше всего травмирует ткани. Лезвие хирургического ножа тщательно полируют, что снижает коэффициент трения и уменьшает усилия при резании.

Процесс совершенствования хирургических инструментов не прекращен и сегодня. За последние годы в практику стали широко внедряться физические методы хирургического воздействия с применением электрокоагуляционной, лазерной, криогенной и ультразвуковой техники.

Ультразвуковые инструменты - принцип действия.

Рабочая часть ультразвукового хирургического ножа имеет традиционную форму лезвия скальпеля, соединенного волноводом с магнитострикционным или пьезокерамическим преобразователем. Рабочая часть может иметь и другую форму в соответствии с требованиями выполняемой операции (Рис. 1). Амплитуда колебаний режущей кромка в зависимости от поставленной задачи может быть от 1 до 350 мкм, а частота выбирается в диапазоне от 20 до 100 кГц. Как известно, трение покоя больше, чем трение скольжения, поэтому трение между двумя поверхностями уменьшается, если одна из них совершает колебательные движения. Именно поэтому работа с ультразвуковыми инструментами требует от хирурга меньших усилий.

Характер разрушения тканей под действием ультразвукового хирургического инструмента зависит от строения его рабочей части, амплитуды и направления колебаний. Зависит он и от вязко-упругих свойств и однородности ткани.

При рассечении мягких тканей ультразвуковым ножом, лезвие которого совершает продольные ультразвуковые колебания, взаимодействует с тканью лишь кромка лезвия, обеспечивая процесс микрорезания, существенно усиливающего режущие свойства инструмента. Кроме того, у кромки лезвия колеблющегося инструмента выделяется тепло, локально повышающее температуру ткани и обуславливающее гемостатическнй эффект за счет термокаогуляции крови. Так, например, применение ультразвукового скальпеля, амплитуда колебаний кромки которого лежит в интервале 15 - 20 мкм при частоте 44 кГц в 6 - 8 раз уменьшает кровотечение из мелких и средних сосудов, в 4 - 6 раз снижает усилие резания, а также существенно облегчает строго послойное разделение кожи, подкожной жировой клетчатки и рубцовоизмененного хряща. Очевидно, что если на инструмент наложены лишь продольные колебания, то его воздействие на стенки раневого канала минимально.

Для разрушения некоторых патологических образований используют специальные волноводы – дезинтеграторы рабочий конец которых, кроме продольных, совершает и поперечные колебания. Такие инструменты оказывают существенное влияние на окружающие ткани, и по мере введения инструмента разрушают их.

Ультразвуковые инструменты обладают явными преимуществами перед электро- или криохирургическими, так как не прилипают к ткани, и поверхности раневого канала не испытывают дополнительных травм. Ультразвуковой скальпель не уступает в ряде случаев и лазерному хирургическому инструменту, так как, ощущая сопротивление ткани при операции, хирург лучше контролирует процесс ее рассечения.

В зависимости от поставленной задачи ультразвуковые инструменты могут иметь самые различные размеры и форму. Для офталъмохирургии, например, разработаны микрохирургические инструменты: брюшистые микроскальпели, круглые ножи, иглы, пилы и распаторы. Для операций на сосудах, в дыхательных путях и пищеводе используют длинные (до полуметра длиной) и тонкие (2 - 4 мм. в диаметре) волноводы. Эти инструменты, прямые и изогнутые, простые и сложные, во многих случаях существенно упрощают хирургические операции. Так, для удаления холестериновых бляшек с внутренней поверхности крупных кровеносных сосудов используют длинный тонкий волновод с плоским кольцом на конце. Его вводят в сосуд сквозь небольшой разрез и медленно продвигают вдоль сосуда. Кольцо вибрирует с ультразвуковой частотой и очищает заостренным краем все отложения со стенки сосуда.

В костной хирургии применяют ультразвуковые пилы, зубцы которых выкрашивают микроскопические частицы костной ткани, облегчая и ускоряя процесс резания. Достаточно быстрый и атравматичный распил, имеющий гладкие края без трещин и следов ожога, достигается при амплитуде 20 - 30 мкм. При таких условиях ультразвуковое рассечение кости практически не влияет на течение регенеративных процессов, и срастание происходит в обычные сроки. При более высоких значениях амплитуды колебаний инструмента увеличивается тепловыделение в области контакта режущих поверхностей и кости, что приводит к ожогам рассекаемой ткани и замедлению процесса регенерации.

Для резки хрящей, физические свойства которых - упругость и твердость - занимают промежуточное значение между соответствующими свойствами костной и мягкой ткани, используют ультразвуковой инструмент, имеющий волнообразное лезвие и сочетающей в себе положительные качества пилы и скальпеля.

Следует отметить, что при использования ультразвукового хирургического инструмента наряду с гемостатическим эффектом имеют место также аналгетический и бактерицидный или бактериостатический эффекты.

Бактерицидный эффект позволяет использовать простую и оригинальную методику самостерилизации хирургического инструмента. Рабочую часть инструмента опускают в раствор дезинфектанта и включают генератор. Ультразвуковые колебания вызывают интенсивные микротечения жидкости вблизи инструмента, очищающие его поверхность. Кроме того, увеличивая проницаемость мембран клеток болезнетворных бактерий по отношению к дезинфицирующему веществу, ультразвук повышает эффективность его действия, что позволяет в 10 -100 раз снизать концентрацию этого вещества в растворе. Например, если лезвие ультразвукового скальпеля погрузить в бульон со стандартной культурой гемолитического плазмокоагулирующего стафилококка, после этого включенный инструмент подвергнуть двухминутной самостерилизации в разбавленном, 0,025 -0,5% растворе диоцида, а затем привести в соприкосновение с поверхностью кровяного агара в чашках Петри, то число микробных колоний будет тем меньшим, чем выше амплитуда колебаний инструмента (Табл.).

Таблица. Число микробных колоний на поверхности агара через 24 часа после его соприкосновения с ультразвуковым инструментом, прошедшим двухминутную обработку в разбавленном растворе диоцида (0,05%).

Контрольный смыв водой с ультразвукового лезвия, кантаминированного E.coli уже через 3 часа инкубации дает в питательной среде бурный рост культуры. Если же кантаминированный E.coli нож, колеблющийся с ультразвуковой частотой, поместить на 1-2 минуты хотя бы в дистиллированную воду, то последующий смыв с него не даст заметного роста культуры в течение 6 - 9 часов. Чем выше амплитуда колебаний, тем более выражен эффект задержки роста культуры. Обработка вибрирующего с амплитудой 30 мкм лезвия в 0,025% растворе диацида (C₁₆H₁₃FO₆),

в течение 1,5 мин., приводит к полной стерилизации инструмента. Аналогичные данные были получены при стерилизации в растворе диацида ультразвуковых инструментов, загрязненных средой, содержащей Bac. micoides. На практике, для стерилизации ультразвуковой инструмент, колеблющийся с максимальной амплитудой, опускают на несколько секунд в сосуд с любым дезинфицирующим раствором, например в раствор перекиси водорода.

Уникальное сочетание качеств ультразвуковых инструментов значительно расширяет показания к их применению в хирургии, особенно при срочных вмешательствах, требующих быстроты выполнения, гемостатического и бактерицидного эффектов.

Поиск по сайту: