Ранорасширитель для хирургических операций в абдоминальной и торакальной полостях с автоматизированным формированием формы операционной раны
WOUND EXPANDER FOR SURGICAL OPERATIONS IN THE ABDOMINAL AND THORACIC CAVITIES WITH AUTOMATED SHAPING OF THE SURGICAL WOUND

На сегодняшний день, во всех ранорасширителях для полостных операций, для разведения краев раны используются ручные приводы (механические передачи в виде винта или кремальеры) что может привести к избыточному травмированию биотканей в месте контакта с оттесняющим крючком и на краях разреза. Кроме того, как правило данные инструменты представляют из себя габаритные, сложно собираемые, размещающиеся над пациентом, рамные конструкции, что в свою очередь ограничивает доступ к зоне хирургического вмешательства и увеличивает время настройки геометрии операционной раны.
Для минимизации травмирования биотканей на краях операционной раны, ускорения и упрощения ее настройки, уменьшения количества ассистентов, и повышения удобства работы в критический период для организма человека разработан автоматизированный комплекс для проведения хирургических операций.
Предприятием ЗАО «СибНИИЦМТ» совместно с НИИМИ НГТУ была проведена научно-исследовательскую работа. По итогам выполненной работы была написана статья подтверждающая возможность получения технического результата представленная на XIV Международной научно-технической конференции АПЭП - 2018. [7]
Изобретение (далее изделие) относится к медицине, в частности к оттесняющим хирургическим инструментам, применяемым при хирургических операциях в абдоминальной и торакальной полостях.
Наиболее близкими к заявленному изобретению являются:
- крепящаяся к операционному столу конструкция, состоящая из вертикальной стойки, горизонтальной консоли, винта с ручкой, представляющего из себя рабочую часть изделия, и крючка для захвата краев раны. [5]
- крепящаяся к операционному столу конструкция, состоящая из вертикальной стойки, устанавливаемой на боковой рельс операционного стола с помощью струбцины, замка, рабочей части, выполненной в виде сегментарно собранной зубчатой рейки, которая за счет своей массы опадает на выходе из замка, приводимой в движение с помощью вращения ручки кремальеры и крючка для захвата и удержания краев раны. [6]
Недостатки:
1. В указанных технических решениях узловые элементы конструкций (рабочие части, консоли, рейки и т.д.) располагаются над плоскостью раскрытия операционной раны в непосредственной близости от нее, что, в свою очередь ограничивает доступ в процессе хирургического вмешательства, а также создает опасность неконтролируемого перемещения несущих элементов конструкции (например, из-за непроизвольного толкания локтем) и, как следствие, непреднамеренную деформацию и травмирование оттесняемых биотканей.
2. В процессе настройки, нагрузка на края раны оценивается только визуально, что так же может привести к избыточной нагрузке, и, как следствие, непреднамеренному травмированию биотканей в зонах установки крючков.
3. Все функциональные элементы конструкций, регулирующие положение оттесняющих крючков, устанавливаются и выставляются вручную (последовательно), что в свою очередь осложняет монтаж изделия на операционном столе и, как следствие, увеличивает продолжительность настройки геометрии операционной раны.
Технический результат: увеличение сектора доступа к операционной ране, снижение количества ассистентов при проведении операций, оптимизация распределения нагрузки на края раны, как следствие, минимизация травмирования оттесняемых биотканей, сокращение времени настройки формы операционной раны, повышение эффективности операций как таковых.
Указанный результат достигается:
- Возможностью автоматического управления перемещением рабочих частей каждого из модулей, которое осуществляется за счет обратной связи между измеренным значением нагрузки на рабочую часть, которая создается оттесняемой биотканью, и, условным значением, заданным оператором. При помощи обратной связи, размещенный в отдалении от операционной раны, электронный блок управления, по заранее заданному алгоритму, обеспечивает контроль нагрузок на рабочие части.
- конструктивными особенностями каждого из рабочих модулей, рабочие части которых, находясь в непосредственной близости от операционной раны, размещаются вдоль поверхности тела оперируемого, таким образом, не имея элементов конструкции, размещаемых над плоскостью операционной раны, а ручки для выставления оттесняющих крючков отнесены вниз, либо размещены под операционным столом. Каждый из рабочих модулей может быть смонтирован и установлен на боковой рельс операционного стола с помощью зажимного механизма.
Схема изделия, смонтированного на операционном столе, показана на рисунке (фиг. 1) Изделие состоит из 4-х оттесняющих блоков (1) и внешнего блока управления (2), с помощью которого производится настройка конфигурации операционной раны (3). В процессе операции может быть использовано от 2 до 4-х оттесняющих блоков на выбор.
Кроме того, каждый оттесняющий блок поддерживает несколько режимов натяжения с учетом контроля нагрузки на биоткани, таким образом работая единовременно, в режиме дистанционного управления, оттесняющие блоки позволяют быстро корректировать форму операционной раны в широком диапазоне подвижек, в тоже время поддерживая оптимальное распределение нагрузки на края оттесняемой биоткани, за счет комплекса разработанных на основе анализа физических свойств биотканей, алгоритмов.
Контроль нагрузки на биоткани, выполняется с помощью системы датчиков, которая фиксирует изменение нагрузки на рабочую часть каждого оттесняющего блока. Данные, поступающие с этой системы, обрабатываются в соответствии с разработанным на основе анализа физических свойств биотканей алгоритмом. На основе результатов, подвижкой рабочих частей корректируется нагрузка оттесняющие крючки, и соответственно оптимизируется распределение нагрузки на биоткани.
Состав оттесняющего блока изделия показан на взрыв-схеме, представленной на рисунке (фиг. 2). Конструкция размещается на струбцине (5), имеющей эксцентриковый зажимной механизм для крепления на операционном столе и горизонтальную угловую подвижку, снабженную винтовым фиксатором. Рабочая часть оттесняющего блока представляет из себя изогнутую, качающуюся телескопическую стойку, приводимую в движение размещенным на струбцине электронным блоком (9) с помощью винтовой передачи. Рабочая часть состоит из опоры (6) устанавливаемой на струбцину по подвижной оси, перемещающейся по ней подвижки (7) для удерживания оттесняющего крючка (10), и эксцентрикового зажима (8) предназначенного для фиксации подвижки относительно опоры. Конструкция электронного блока включает в себя размещенный на подвесном шасси электропривод, приводящий в движение винтовую передачу, которая обеспечивает угловое перемещение рабочей части относительно струбцины, и тензодатчик для отслеживания осевой нагрузки на винтовую передачу, размещенный между подвижным шасси и корпусом. Нагрузка на ось винтовой передачи создается за счет оттесняемых биотканей, в процессе разведения краев раны и предается на нее через сопряженные друг с другом крючок для разведения краев раны подвижку и опору.
Общий вид конструкции оттесняющего блока показан на рисунке (фиг. 3). Благодаря подобной компоновке элементов и сопряжений достигаются следующие результаты:
- В совокупности конструкция оттесняющего блока имеет 3 подвижки. Для предварительной настройки используется угловая подвижка (11), являющаяся конструктивным элементом струбцины (5), которая обеспечивает угловое перемещение рабочей части относительно оси крепления к оси струбцины в горизонтальной плоскости, а также стягивающая подвижка (12), с помощью которой регулируется длинна рабочей части за счет перемещения подвижки (7) вдоль направляющих элементов опоры (6). Перемещение и фиксация данной подвижки производится с помощью снабженного ручками эксцентрикового зажима (8). Для окончательной настройки используется автоматизированная угловая подвижка (13), изменяющая угловое перемещение рабочей части вокруг горизонтальной оси крепления к струбцине. Данная подвижка реализована в виде винтовой передачи между электронным блоком (9) и опорой (6), а также снабжена блоком отслеживания нагрузки на биоткани, работающим на базе тензодатчика, размещенного в электронном блоке (9). Эта подвижка позволяет дистанционно корректировать форму операционной раны в процессе хирургического вмешательства.
Предлагаемое сочетание подвижек, в совокупности обеспечивает быстрое и сравнительно простое управление перемещением крючка для разведения, удерживания краев раны в разных пространственных положениях и быстрой корректировки формы операционной раны в процессе хирургического вмешательства.
- Конструкция может быть смонтирована и быстро установлена на операционный стол благодаря эксцентриковому зажимному механизму струбцины.
- В непосредственной близости от операционной зоны находятся только крючок для удерживания краев раны, подвижка и зажим, которые обладают сравнительно простыми геометрическими формами и могут быть быстро сняты для проведения очистки и стерилизации, а все электронные компоненты, необходимые для автоматизации процесса разведения краев раны скомпонованы в электронном блоке, который, в свою очередь размещается под операционным столом (т.е. не нуждается в стерилизации, что существенно упрощает его конструкцию)
- Благодаря изогнутой форме рабочей части, конструкция, вблизи операционной раны размещается вдоль поверхности тела пациента, таким образом не ограничивая доступ к ней в разных установочных положениях. В то же время конструкция обладает жестким штативным креплением к операционному столу.
- Эксцентриковый зажим снабжен ручками и в расслабленном положении обладает удобной, для настройки предварительной вертикальной подвижки, геометрией, а после фиксации располагается вдоль штанги, не имея выступающих элементов.
Данное изобретение позволит сократить количество ассистентов при проведении хирургических вмешательств, уменьшить количество времени, необходимого для настройки конфигурации операционной раны, облегчить корректировку ее геометрии, снизить количество непреднамеренных критических ситуаций, связанных с неконтролируемым извлечением крючков из раневой полости, а также избыточным травмированием биотканей оттесняющими крючками, и в результате, повысить эффективность и безопасность проведения операций в абдоминальной и торакальной полостях.
Список литературы
[1] Бегун П.И. и др. ДОПУСКАЕМЫЕ НАГРУЗКИ НА ОРГАНЫ И СТРУКТУРЫ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ОРГАНИЗМА // Труды кафедры биомеханики университета имени ПФ Лесгафта. - 2015. - №. 9. - С. 10-19.
[2] Яшин М.А., Яшин С.А. Фантомное моделирование биоткани для задач биомеханики и биофизики методами наведенных полей // Российский журнал биомеханики. - 1999. - №. 2.
[3] Шорох Г.П. и др. Ранорасширитель для брюшной полости // Здравоохранение Белоруссии. - 1988. - №. 10. - С. 70-71.
[4] Орлов О.А., Гирев Е.А. Сравнительная оценка эффективности использования различных инструментальных методов улучшения операционного доступа при хирургическом лечении рака желудка // Медицинский вестник Северного Кавказа. - 2013. - Т. 8. - №. 4.
[5] Патент РФ на полезную модель №122275 от 27.06.2012, авторы: Баландина И.А., Артемов А.О., Пастухов А.Д.
[6] Патент РФ на полезную модель №191044 от 21.12.2018г. авторы: Белик Д.В., Сторожев Н.Ф., Полищук А.Е.
[7] Белик Д.В., Сторожев Н.Ф., Шекалов А.В. Ранорасширитель для полостных операций с автоматизированным формированием конфигурации операционного поля с минимизацией разрыва биотканей"АР-1" // Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2018. - 2018. - С. 104-106.