Подробнее

Физиологические и физические основы ВЧ хирургии

Под высокочастотной хирургией понимают применение высокочастотной энергии (свыше300 кГц) для изменения или разрушения клеток, а также для разделения или удаления тканей в сочетании с механической операционной техникой.

Тепловое действие высокочастотных токов на биоткань
Под действием электрического тока биоткань, вследствие ее омического сопротивления, нагревается. Возникшее количество тепла зависит от силы тока и сопротивления проводника. Пациент рассматривается в этом случае как электрический проводник с определенным сопротивлением.
Сопротивление проводника зависит от материала проводника и его геометрического сечения. Это обосновывает сравнение специфического сопротивления металлического проводника и сопротивления различных видов тканей. На таблице показано, что металлы имеют меньшее сопротивление, чем биологические ткани. Поэтому в замкнутой электрической цепи, состоящей из пациента и металлического проводника с одинаковыми сечениями, биоткань нагревается значительно сильнее.

Сравнение специфического сопротивления ткани и металла:
Биологическая ткань
(в области от 0,3 до1MHz)   [Ω cm]
Металл   [Ω cm]
Кровь 160Серебро 0,0000016
Мышцы, почки, сердце200Медь0,0000017
Печень, селезенка300Золото0,0000022
Легкое1000Алюминий0,0000029
Жировая ткань3300 


Желаемый термический эффект должен возникнуть под активным электродом на небольшом участке. Условие для возникновения тепла под действием тока?наличие участка с малым сечением проводника и малой электропроводимостью.
Температура в месте перехода от активного электрода к ткани возникает из-за баланса энергий.
На подведенную энергию влияют:
  • сила тока на участке, зависимая от сопротивления ткани и формы электрода
  • время воздействия (зависит от вида и скорости, с которой двигается электрод над тканью).
  • вида тока


На количество тепла влияют:
  • состояние ткани.
  • температура, т.к. для испарения тканевой жидкости используется дополнительная энергия.


01
Рис. 1 Принцип ВЧ-хирургии


Реакция ткани на локальный перегрев
Если высокочастотное напряжение (непрерывный синусоидальный сигнал) достаточно велико, возникают искровые разряды между контактной поверхностью активного электрода и тканью. Это ведет к быстрому разогреву ткани; клетки лопаются вследствие испарения клеточной жидкости, разрываются межклеточные связи и происходит резка. Низкие значения ВЧ-напряжения (менее 150V) ведут к медленному разогреву ткани, без разделения ее (эффект коагуляции). Короткие ВЧ-импульсы с высоким напряжением вызывают образование искр на поверхности и ярко-выраженной поверхностной коагуляцией.

06
Рис. 2


Схематическое представление среза: в зависимости от величины электрического сопротивления и различных видов тканей, коагуляционная борозда (пораженная ткань) распространена по разному. На роговом слое кожи шире, чем в паппилярном слое и в субкутанном слое, еще шире в жировой ткани. В мышце происходит оплавливание, достигающее соединительнотканных клеточных промежутков. В пересеченных сосудах кровь отступает назад, интима повреждается на глубине. На костях воздействие распространяется вдоль периоста, проникая под электродом на незначительную глубину.
Если вследствие большой контактной площади тепло распространяется на большом участке, то присходит испарение тканевой жидкости, связанное с денатурацией белка (эффект коагуляции). В соответствии с примененной силой тока возникает глубокая (рис.3) или поверхностная коагуляция с образованием ожогового струпа (рис.4). Плохая теплопроводность ожогового струпа препятствует распространению тепла особенно в глубину.

02
Рис. 3


Схема электрокоагуляции гомогенной ткани. Действие распространяется в глубину, оно несколько больше чем диаметр электрода и непосредственно под электродом самое сильное. Кроме того, на поверхности ткани оно захватывает и участки вокруг электрода (?краевое действие?).

05
Рис. 4


Схема электрокоагуляции с образованием ожогового струпа. Электрокоагуляция с использованием слишком большой силы тока приводит к быстрой коагуляции ткани под электродом, возникает струп, изолирующее свойство которого препятствует коагуляции на глубине. При этом электрод приклеивается к ткани.

Методики ВЧ-хирургии и электрические формы сигнала
Резка
Резка основана на принципе разрыва клеток и клеточных связей. Разрыв возникает вследствие стремительного, резко ограниченного подъема температуры, взрывоподобного испарения вне- и внутриклеточной жидкости. В идеальном случае в режиме резки не возникает коагуляции ткани и поверхности с типичной светлой окраской (?коагуляционная борозда?).

03
Рис. 5


Форма электрода в значительной мере определяет режущие свойства и виды срезов. Режущие электроды должны иметь по возможности маленькую площадь, чтобы развить высокую плотность тока в узко ограниченной зоне.
Игольчатые и проволочные электроды служат для проведения тонких срезов, если поверхность не должна коагулироваться. При слишком большой силе тока электроды приклеиваются к ткани.

Электрод-петля или ленточный электрод04-1
Нож-электрод или ланцет-электрод04-2
Игла-электрод04-3

Рис. 6 Формы распространенных электродов


Петля и ленточные электроды предназначены в основном для удаления частей ткани. Одно из важнейших применений т. н. ?полый срез? при трансуретральной резекции. Параметры, определяющие качество резки: скорость резки, состояние ткани и форма тока.
Нож и ланцет похожи на операционные скальпели. Их механизм действия основывается на выше описанных принципах, а не на механическом воздействии. С помощью этого боковых отделов электрода можно коагулировать боковые поверхности среза. Из-за относительно большой поверхности электрода-скальпеля по сравнению с игольчатым электродом необходимо повышение мощности. Нагревание этих электродов вследствие большей теплоемкости происходит в меньшей степени.
Гладкий разрез соответствует разрезу обычным скальпелем. Этот вид разреза происходит под действием немодулированного ВЧ-тока. При этом проведение разреза происходит очень быстро. Уменьшение скорости проведения разреза приводит к образованию коагуляционного струпа при использовании импульсно-моделированного ВЧ-тока и одинаковой мощности средних значений.

Мощность необходимая для разреза с помощью высокочастотного тока зависит от формы электрода и вида ткани (ее сопротивления). При малой мощности не происходит разрыва клеток; электрод клеится к ткани. При слишком большой ВЧ-мощности между электродом и тканью возникают искровые разряды, приводящие к карбонизации (?науглероживанию?) поверхностей.

Коагуляция
Ограниченное нагревание ткани приводит не к разрыву клеток, а к коагуляции ткани. Температура необходимая для коагуляции лежит выше 50С. Под действием температуры происходит свертывание внутри- и внеклеточного белка. Сосуды стягиваются и это приводит к полному гемостазу. Для достижения этого эффекта электрический ток медленно разогревает ткань; вне- и внутриклеточная жидкость испаряется не разрушая клеточных мембран. С потерей жидкости клетки притягиваются друг к другу, склеиваясь клеточными стенками. Этот вид коагуляции называется контактной коагуляцией (формы электродов: шарик, площадка). Воздействие ВЧ тока обуславливает светлую окраску ткани и выход тканевой жидкости вследствие свертывания клеточного белка.

Фульгурация
Фульгурация ? особая форма коагуляции и обозначается сегодня как ?спрей-коагуляция?. Под действием высокого ВЧ-напряжения возникают искровые разряды (световая дуга), прямой контакт с тканью не нужен. Искровые разряды развивают экстремальное повышение температуры на поверхности ткани и разрушают ее (поверхностная коагуляция, образование струпа, карбонизация.) В качестве электродов используются небольшие шарики и иглы. Необходимое высокое напряжение (до 9 киловольт) при небольшой ВЧ-мощности возникает из-за сильной импульсной модуляции. Этот вид коагуляции используется для гемостаза больших поверхностей (напр. при сильных каппилярных кровотечениях ?сочащиеся поверхности?). Возникающий ожоговый струп часто ухудшает заживление и приводит впоследствии к кровотечениям.