ТЕРМОЛЕЗВИЕ КРИОТЕПЛОВОГО КОАГУЛОТОМА

Полезная модель термолезвия криотеплового коагулотома относится к медицинской технике, в частности к хирургическим инструментам, и может быть использована для рассечения различных типов тканей, удаления патологически измененных участков тканей и органов, подготовки раневой поверхности к пересадке тканей.
Известны скальпели, обеспечивающие возможность разъединения биологических тканей за счет высокотемпературного воздействия - электрические, лазерные и плазменные скальпели [1].
Основным недостатков этих инструментов является ожоговое повреждение тканей, прилегающих к зоне рассечения, отрицательно сказывающееся в последующем на динамике раневого процесса.
Криоскальпели практически не позволяют осуществлять разъединение тканей и предназначены в основном только для проведения контактной криодеструкции тканей [1].
Наиболее близким к предложенному устройству по своей технической сущности является термолезвие для хирургических вмешательств, выполненное в виде сменной дугообразно изогнутой жаропрочной стальной трубки клиновидного сечения, снабженной механическими разъемами для соединения с патрубками коммуникационной системы подвода и отвода хладагента, на которых закреплены клеммы электрической цепи [2].
Недостатком прототипа является сравнительно низкая эффективность разъединения тканей, эксплуатационные ограничения, обусловленные самой геометрией лезвия, а также цикличностью технологического режима рабочего режима устройства, предполагающего последовательное охлаждение и нагревание термолезвия с регулярной периодичностью, в результате чего из-за запредельных периодических термодинамических нагрузок на лезвие при сверхбыстром (в доли секунды) охлаждении до мин. 100 - мин. 150°С и нагревании до 150-700°С резко снижалась эксплуатационная надежность устройства, обусловленная опасностью несанкционированного механического разрушения трубчатого лезвия, вызванного многократными циклическими резкими температурными перепадами, а также уменьшалась производительность выполнения хирургических вмешательств.
Кроме того, в связи с тем, что в качестве хладагента для исключения нежелательного холодового прилипания трубок к тканям в устройстве используют жидкий азот эта особенность существенно ограничивает доступность использования данного этого устройства.
Существенным эксплуатационным недостатком являлось также необходимость использования не возобновляемых во время операции источников холода, в частности жидкого азота, что также ограничивало доступность этого устройства для массового применения.
Кроме того, использованная геометрия термолезвия сама по себе существенно ограничивала показания для его широкого использования, поскольку не позволяла исключить несанкционированные опасные термовоздействия на окружающие ткани. В таком исполнении обеспечивалась безопасность хирургических вмешательств только на покровных тканях.
Целью разработки технического устройства, предлагаемого в качестве полезной модели, является повышение безопасности использования, эксплуатационной надежности, расширение доступности его использования в различных ситуационных обстоятельствах, а также увеличение эффективности и производительности выполняемых с его помощью хирургических вмешательств.
Поставленная цель достигается тем, что термолезвие, выполненное из листа, изготовленного из жаропрочного сплава с высоким электрическим сопротивлением в виде сменного полого наконечника клинообразной формы, помещено в электроизолирующий защитный кожух.
На боковых стенках наконечника с противоположных сторон расположены посадочные места с клеммами для крепления токоподводов.
Передняя и задняя стенки наконечника содержат равномерно отстоящие друг от друга однотипные поперечные прорези, к которым примыкают с обоих концов сохраненные в целостности участки стенок в области основания наконечника и отдельно стоящих перемычек между передней и задней стенками, расположенных в заостренной части наконечника.
Участки передней и задней стенок в заостренной части наконечника, находящиеся между смежными перемычками, разобщены между собой продольными прорезями дуто-образной формы, ориентированными выпуклостями в сторону основания наконечника.
Термолезвие может содержать одну и более цельных перемычек между передней и задней стенками в заостренной части наконечника.
Сохраненные в целостности части корпуса наконечника, представленного отдельно стоящими перемычками между передней и задней стенками, расположенными в заостренной области наконечника, выполняют функцию точечных электронагревателей, а сохраненные в целостности участки стенок, расположенные в области основания наконечника, площадь которых подбирают экспериментально с учетом фактической мощности электронагревателей, выполняют функцию балластных сопротивлений. При этом размер рабочей зоны лезвия формируется при изготовлении варьированием количества перемычек, выполняющих функцию точечных электронагревателей.
Основание полого наконечника снабжено керамической заглушкой с посадочными местами для входных и выходных патрубков коммуникационной системы подачи в области перемычек и откачки хладагента из зон клиновидного наконечника, находящихся между смежными перемычками, а также из под защитного кожуха.
Такая конструкция позволяет обеспечить стабильный и непрерывный подвод газообразного хладагента непосредственно в операционную зону по мере продвижения и погружения термолезвия в ткани, а также стабильный температурный режим работы термолезвия на фоне постоянной, произвольно регулируемой дозированной подачи на ткани хладагента через щели в заостренной нижней части термолезвия для формирования «криогенного облака». Данный режим использования термолезвия исключает отрицательное влияние на долговечность его эксплуатации пульсирующих термоударов и одновременно сохраняет при этом привычный стереотип работы хирурга, реализуемый при проведении оперативных вмешательств, в частности обеспечивает возможность произвольного выбора и регулирования скорости и глубины разъединения тканей под контролем зрения.
Кроме того, подобная конструктивная особенность устройства, позволившая повысить эффективность охлаждения тканей за счет постоянной подачи хладагента непосредственно на ткани в рабочую зону контакта с ней разогретого термолезвия, создала предпосылки для применения в качестве хладагента не только жидкого азота, но и переохлажденного, например, до температуры мин. 50°С, воздуха, что расширяет диапазон применения разрабатываемого устройства для проведения хирургических вмешательств, в том числе в тех условиях, где ограничена доставка или получение из воздуха возобновляемых запасов хладагента - жидкого азота, например, в полевых и корабельных условиях.
Выполненное в таком виде термолезвие позволяет расширить фактический диапазон его использования в различных областях хирургии.
Техническим результатом, обеспечиваемым наличием приведенной совокупности признаков в конструкции хирургического инструмента, содержащего предлагаемое термолезвие, является придание ему универсальных возможностей, повышение эксплуатационной надежности при одновременной существенной оптимизации самого процесса хирургических вмешательств, предполагающего непрерывное, дозируемое по показаниям тепловое разъединение тканей под контролем зрения на фоне постоянно осуществляемого их охлаждения.
Таким образом, по совокупности признаков и достигаемых эффектов, присущих термолезвию, предлагаемому для использования в составе хирургического инструмента - криотеплового коагулотома, данная конструкция отличается «неочевндностью», «новизной)», «технической реализуемостью» и «промышленной применимостью» для комплексного решения прикладных задач по оптимизации хирургических вмешательств на различных органах и тканях.
Конструкция термолезвия криотеплового коагулотома поясняется фиг. 1, на которой схематично изображена принципиальная схема компоновки устройства.
На боковых стенках полого наконечника 1 с противоположных сторон расположены клеммы 2 для крепления токоподводов.
Термолезвие (фиг. 1) выполнено отдельным узлом в виде помещенного зазором в электроизолирующий защитный кожух (на рисунке не показано) сменного полого наконечника 1 клинообразной формы, выполненного из листа, изготовленного из жаропрочных сплавов с высоким электрическим сопротивлением заданной толщины с учетом эксплуатационных требований.
Участки передней 3 и задней 4 стенок в заостренной части полого наконечника 1, находящиеся между смежными перемычками 7, разобщены между собой продольными прорезями 8 дугообразной формы, ориентированными выпуклостью в сторону основания 6 полого наконечника 1.
Основание 6 полого наконечника 1 снабжено керамической заглушкой 9 с посадочными местами для входных 10 и выходных 11 патрубков коммуникационной системы подачи в области перемычек 7 и откачки хладагента из заостренной части клиновидного наконечника 1, а также из под защитного электроизолирующего кожуха (на рисунке не показано).
Конструктивно термолезвия могут иметь различные внешние формы и габариты. При этом требуемый размер рабочей зоны лезвия формируется при его изготовлении варьированием количества выполняющих функцию точечных электронагревателей отдельно стоящих перемычек 7 в заостренной части клиновидного наконечника 1 с учетом их сечения.
Конструкция самих перемычек 7 формируется с учетом эксплуатационных требований по механической прочности, надежности и минимизации размеров зоны разъединения, а также по электротехническим требованиям.
2
Согласно общепринятым правилам расчета электронагревателей сопротивления их сечение, регламентирующее способность пропускать через себя силу тока, достаточную для нагревания, например, до 700°С при непрерывном контакте перемычек 7 с тканями, должно составлять не менее 0,6 мм, поскольку наличие контакта с тканями способствует существенному увеличению величины теплосъема в 3 и более раз по сравнению с нахождением нагревателя на открытом воздухе. С учетом этого наиболее приемлемой по эксплуатационным, в то числе по электромеханической стойкости и технологическим ограничениям для изделий, предназначенных для массового применения, толщина листа изготовленного из жаропрочного сплава, например нихрома, в месте изгиба перемычки 7 должна быть равной как минимум 0,2 мм.
Порядок работы с хирургическим инструментом криотепловым коагулотомом, содержащим сменное термолезвие, выполненное по описанию полезной модели, предполагает выполнение следующих процедурных действий:
1. В соответствии с предполагаемым операционным вмешательством выбирают необходимый конструктивный вариант сменного полого наконечника 1 клиновидной формы, на передних 3 и задних 4 стенках которого имеются разделительные прорези 5 и прорези 8 в заостренной части корпуса наконечника 1, и подстыковывают к рабочей рукоятке (на чертеже не показано) клеммы токоподводов 2 и связанные с системой криогенного питания разъемы 10 и 11.
2. Активируют работу механизмов криотеплового коагулотома, обеспечивающих его функционирование, для чего включают:
2.1. Компрессор и блок управления дозированной прокачкой хладагента (на чертеже не показано) и подачи хладагента через патрубок 10, расположенный в керамической заглушке 9 в заостренную часть корпуса наконечника 1;
2.2. Вакуумную установку и блок управления режимами дозированного отсасывания хладагента (на чертеже не показано) через патрубок 11, расположенный в керамической заглушке 9.
3. Формируют программу работы криотеплового коагулотома в режиме готовности к практическому использованию, для чего:
включают устройство для мониторирования температуры (на чертеже не показано) точечных электронагревателей, функцию которых выполняют перемычки 7;
выбирают и активируют базовый режим работы терморегулятора (на чертеже не показано) для автоматического поддержания температуры электронагревателей, функцию которых выполняют перемычки 7, в пределах 0-3°С на фоне подачи на ткань хладагента через щели 8 и осуществления отсоса из зоны разъединения в минимально необходимых объемах, определяемых по паспортным данным с учетом конструктивных особенностей выбранного варианта термолезвия.
4. Вводят в программу автоматического обеспечения рабочего режима работы термолезвия в соответствии с предстоящим хирургическим вмешательством и выбранным вариантом термолезвия следующие данные:
параметры прокачки хладагента и отсоса хладагента;
параметры электронагревателей термолезвия, автоматически поддерживаемые на фоне прокачки газообразного хладагента и осуществления отсоса избытков хладагента.
5. Активируют нажатием блокирующей кнопки, расположенной на рабочей рукоятке (на чертеже не показано) автоматический режим работы криотеплового коагулотома для выполнения хирургических вмешательств.
6. Фактический перевод работы криотеплового коагулотома в режим выполнения хирургического вмешательства осуществляется автоматически в момент осуществления контакта термолезвия с тканями в области операционной раны.
Обратный перевод криотеплового коагулотома в режим готовности к практическому использованию осуществляется автоматически при потере контакта рабочей зоны термолезвия с тканями в момент вывода криотеплового коагулотома из операционной раны.
Основные эксплуатационные характеристики, достигнутые при использовании криотеплового коагулотома, снабженного термолезвием предлагаемой конструкции:
Обеспечение универсальности и широкой доступности при применении в клинических, амбулаторных и полевых условиях;
Ограничение требований к квалификации хирургов минимальной специальной и образовательной подготовкой по правилам использования инструментов;
Простота обслуживания и эксплуатации;
Отсутствие необходимости в организации специальных дополнительных мероприятий и в средствах для обеспечения их работы.
В процессе клинико-экспериментальных исследований криотеплового коагулотома, снабженного термолезвием предлагаемой конструкции, выявлены следующие технологические возможности его:
быстродействие перевода инструмента в рабочее состояние, оперативность при организации и проведении хирургических вмешательств, сокращение сроков подготовки больных и готовности врачей к проведению операций;
неограниченное по срокам непрерывное применение при проведении хирургических операций;
сокращение сроков проведения хирургических вмешательств;
безопасность работы с инструментом для хирурга и больного;
исключение вероятности неконтролируемого и избыточного травмирования окружающих тканей;
сокращение количества расходных материалов;
асептичность раны;
сокращение до минимума осложнений раневого процесса в области операционного вмешательства;
сведение к минимуму риска осложнений в процессе и после проведения хирургических вмешательств при наличии отягощающих обстоятельств, например при инфекционных заболеваниях;
сокращение сроков заживления операционной раны минимум на 20%;
обеспечение возможности проведения оперативных вмешательств на всех видах тканей, а при операциях на покровных тканях без предварительного общего и местного обезболивания, которое в процессе операции обеспечивается строго дозируемым узкополосным холодовым воздействием;
атравматичность за счет исключения послеожоговой гипертермии локально переохлаждаемых тканей, расположенных вдоль предполагаемой зоны теплового разъединения, с обеспечением последующего заживления тканей по механизму асептического воспаления;
обеспечение управляемого теплового воздействия на ткани в диапазоне от 70°С до 750°С, соприкасающихся электрических нагревателей с зоной разъединения или иначе активное управление зоной краевого некроза, вызываемого послеожоговой гипертермией, что позволит осуществлять разъединение тканей в режиме термокоагуляции, субабляции или абляции и тем самым позволит проводить операции с обеспечением надежного гемостаза при разъединении различных типов мягких тканей, в том числе тканей паренхиматозных органов, либо в щадящем режиме с минимальной зоной разрушения тканей по ходу разреза;
абластичность за счет предупреждения выноса из операционной раны атипичных клеток в кровяное и лимфатическое русло;
обеспечение блокады межклеточных взаимодействий, препятствующих осуществлению непроизвольной самоидентификации организмом пациента зоны повреждения, что особенно актуально при удалении опухолей, проведении пересадок органов и тканей, заборе донорского материала и пр.;
обеспечение обезболивающего эффекта как в момент разъединения, так и в послеоперационный период, что позволяет исключить необходимость применения в ряде случаев общего и местного обезболивания, а также исключить возможность последующего развития гиперчувствительности в зоне операции, в том числе фантомных болей, а также нейро-дистрофических изменений в тканях операционной зоны благодаря холодовой блокаде болевых центростремительных импульсов, поступающих в ядра спинного мозга;
гипоаллергенность процедуры;
обеспечение высоких косметических качеств послеоперационных рубцов.
Достигнутые положительные эффекты при тепловом разъединении биологических тканей с использованием криотеплового коагулотома, снабженного предлагаемым термолезвием, а также простота и доступность формирования режимов работы этого устройства для проведения различных операционных вмешательств без специальной подготовки позволяют внедрить эту технологию для выполнения хирургических вмешательств на различных типах тканей и органов и сделать ее доступной для широкого применения хирургами общей практики.
ИСТОЧНИКИ, ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
1. Семенов Г.М. Современные хирургические инструменты. - СПб: Питер, 2006. - 352 с.
2. Авторское свидетельство СССР N 1681849