Термоструменевий хірургічний інструмент для коагуляції і дисекції біологічних тканин

Термоструменевий хірургічний інструмент для коагуляції і дисекції біологічних тканин, до складу якого входить маніпулятор, який за допомогою щонайменше одного гнучкого шланга одним кінцем сполучений із сервісним блоком, який містить компресор та джерело живлення, при цьому маніпулятор має форму трубки, у внутрішній порожнині якої співвісно встановлений вузол нагрівання робочого повітряного потоку, який відрізняється тим, що вузол нагрівання робочого повітряного потоку являє собою нагрівальний ніхромовий дріт, навитий на керамічний капіляр у вигляді спіралі, один кінець якої проходить всередині цього капіляра, а другий знаходиться зовні капіляра, при U 2 (19) 1 3 тому обробка ранової поверхні є доволі травматичним процесом, через що суттєво подовжується термін її загоювання. Коагуляція тканин так званим «холодноплазмовим» факелом із одночасним забезпеченням анестетичного ефекту здійснюється також за допомогою пристрою, описаного в патенті РФ № 6 2100013С1 (МПК : А61В18739, опубл. 27.12.1997). Холодноплазмовий факел витікає з кінця голчастого електрода, з'єднаного з виводом високовольтної секції високочастотного трансформаторного перетворювача. Пристрій містить газодинамічний блок, плазмотрон та джерело живлення, до складу якого входить генератор високочастотного змінного струму та високочастотний трансформаторний перетворювач, виконаний з низьковольтної та високовольтної секцій. Цей пристрій, як і вищезгаданий, є конструктивно ускладненим, до того ж споживає значну кількість електроенергії, через що його застосування є економічно невигідним. Відома медична установка, робота якої заснована на принципі безконтактного впливу на ранову поверхню імпульсного лазерного та магнітного випромінювання, котра має назву «РИКТА-04». Установка захищена патентом РФ № 2302886 9 (МПК : А61N5/067, опубл. 20.07.2007). Вона зводить до мінімуму вірогідність виникнення вторинних кровотеч та некрозу тканин, але через доволі складну конструктивну побудову та високу вартість установка не набула широкого впровадження в медичних установах. За прототип корисної моделі прийнятий термоструменевий хірургічний інструмент для коагуляції і дисекції біологічних тканин, до складу якого входить маніпулятор, який за допомогою щонайменше одного гнучкого шланга одним кінцем сполучений із сервісним блоком, який містить компресор та джерело живлення, при цьому маніпулятор має форму трубки, у внутрішній порожнині якої співвісно встановлений вузол нагрівання робочого 8 повітряного потоку (патент РФ № 2183946, МПК А61В18/04, опубл. 27.06.2002). В основу роботи інструменту закладена дія на тканину потоку плазми, що генерується з навколишнього повітря. Цей інструмент забезпечує коагуляцію і стерилізацію тканин, їх розріз плазмовим потоком температурою близько 4000 °С, а також лікування ран, виразок, судинної патології та запальних процесів газовим потоком від 20 до 50 °С, який містить екзогенний оксид азоту. Інструмент застосовується як плазмовий скальпель та коагулятор, крім цього за його допомогою видаляються уражені частини органів та розсікаються спайки між петлями кишечника та очеревиною. Перелічені можливості описаного інструменту поповнюють перелік його переваг, але разом з тим він має цілий ряд недоліків, які звужують експлуатаційні можливості та сферу його застосування. До таких недоліків, перш за все, слід віднести складність конструктивної побудови інструменту - він складається з великої кількості вузлів та елементів, і, окрім того, оснащений водяною системою для охолодження маніпулятора. Очевидно, що це надає інструменту додаткової громіздкості, ваги та 63638 4 незручності у користуванні, створює істотне фізичне навантаження для хірурга при користуванні маніпулятором впродовж дня. Крім того, у якому б напрямку не здійснювалось маніпулювання цим інструментом, площа поверхні оброблюваної біотканини, яку охвачує Інструмент «за один прохід» по рановій поверхні, буде незмінною. Іншими словами, лікар, працюючи з цим інструментом, не в змозі під час операції змінювати величину зони впливу гарячого повітряного струменя на біотканину так, щоб зробити цю зону ширшою або вужчою в залежності від конкретної ситуації. Ця обставина суттєво звужує можливості термоструменевого інструменту. Немаловажним фактором, який свідчить не на користь цього інструменту, є і те, що він складний у виготовленні і має доволі високу собівартість (до 249 тис. крб.), отже, для його широкого впровадження потрібні чималі кошти. Імпульсний розряд високої напруги, який в робочому режимі інструмента стимулює підпалення дуги між катодом та анодом, "відбирає" на себе значну частину потужності джерела живлення, що негативно позначається на рентабельності інструменту та є причиною швидкого вичерпання ресурсу джерела живлення. А з урахуванням того, що інструмент працює в режимі, при якому на початковому етапі роботи мають місце високі енерговитрати на формування високотемпературного плазмового потоку (близько 4000 °С), а потім - його охолодження, можна констатувати, що в цілому він споживає надто багато електроенергії, що, безумовно, потребує наявності високопотужних джерел живлення та негативно позначається на продуктивності роботи інструменту (його ККД є невисоким). Маніпулятор має металевий корпус, на який для забезпечення асептичних умов роботи інструменту надягається циліндричний чохол. Але металевий корпус завжди є потенційно небезпечним фактором, який наражає на ймовірність виникнення короткого замикання, особливо з урахуванням того, що всередині корпусу горить електрична дуга. Через це для зведення до мінімуму вірогідності короткого замикання ("пробою"), виробничий процес збирання інструменту потребує дотримання умов суворого центрування корпусу маніпулятора і вузла формування робочого газового потоку. Але навіть за цієї умови ступінь ризику є доволі високим, тому що в процесі експлуатації інструменту співвісність може бути порушеною з тих чи інших причин, наприклад, при падінні інструменту, ударянні, вібраціях тощо. Слід зазначити, що перелічені вище недоліки інструменту обумовлюють його незадовільні ергономічні характеристики, котрі не вкладаються в класичний перелік ергономічних показників, які характеризують будь-який хірургічний інструмент, до яких, перш за все, відноситься зручність у маніпулюванні, компактність, невеликі габарити та вага. В основу корисної моделі поставлена задача створення конструктивно спрощеного, малогабаритного, низьковартісного та високоефективного в роботі термоструменевого хірургічного інстру 5 мента для коагуляції і дисекції біологічних тканин шляхом удосконалення конструктивної побудови його основних робочих вузлів та вибору найбільш оптимального варіанту їх позиціонування, зокрема, шляхом оснащення інструменту, щонайменше, одним мікросоплом зі щілиноподібним вихідним отвором, встановлення вузла нагрівання повітря в порожнині керамічної трубки, центрування цієї трубки за допомогою пружин всередині металевої захисної трубки, закріплення останньої з можливістю вільного пересування всередині рукоятки та виконання повітряних каналів на внутрішній поверхні штуцера, в результаті чого зростає ефективність передачі тепла мікроструменя повітря і тим самим забезпечується можливість зупинення кровотечі, в тому числі з паренхіматозних органів, з’єднання тканин шлунково-кишкового тракту, санації інфікованих та хронічних гнійних ран, виключається небезпека карбонізації тканин, забезпечується можливість маніпулювання струменем в горизонтальному, вертикальному чи будь-якому іншому напрямку, зі зміною при цьому ширини зони впливу на поверхню біологічної тканини, виключається вірогідність виникнення короткого замикання під час роботи інструмента, підвищується його коефіцієнт корисної дії, зменшуються енерговитрати при його експлуатації, знижуються вимоги до центрування елементів вузла формування робочого повітряного потоку і захисної трубки маніпулятора, забезпечується можливість компактного розміщення окремих елементів інструменту в порожнині ручки, і тим самим зменшуються габаритні розміри та вага інструмента. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в термоструменевому хірургічному інструменті для коагуляції і дисекції біологічних тканин, до складу якого входить маніпулятор, який за допомогою щонайменше одного гнучкого шланга одним кінцем сполучений із сервісним блоком, який містить компресор та джерело живлення, при цьому маніпулятор має форму трубки, у внутрішній порожнині якої співвісно встановлений вузол нагрівання робочого повітряного потоку, згідно з запропонованою корисною моделлю, вузол нагрівання робочого повітряного потоку являє собою нагрівальний ніхромовий дріт, навитий на керамічний капіляр у вигляді спіралі, один кінець якої проходить всередині цього капіляру, а другий знаходиться зовні капіляра, при цьому до обох кінців спіралі припаяні струмопідводи з мідного дроту, орієнтовані в один бік і приєднані до джерела живлення, вузол нагрівання розміщений в керамічній трубці, на вихідному зрізі якої герметично закріплене щонайменше одне мікрощілинне сопло, а до другого кінця трубки приєднаний гнучкий внутрішній шланг, всередині якого проходять струмопідводи, керамічна трубка укладена в металеву захисну трубку і зафіксована в ній за допомогою центрувальних пружин, металева захисна трубка закріплена в першій частині збірної рукоятки з можливістю вільного осьового пересування відносно останньої, друга частина збірної рукоятки щільно прилягає до першої і закінчується штуцером, на який насаджений гнучкий зовнішній шланг, котрий разом із пропущеним через нього гнучким внутрі 63638 6 шнім шлангом під'єднаний до сервісного блока, крім цього, по внутрішній поверхні штуцера виконані поздовжні канали для проходження охолоджувального повітряного потоку. Ознаки, які відрізняють запропонований термоструменевий інструмент від ознак медичного устаткування подібного призначення, описаного відповідно до відомого технічного рівня, зокрема, викладених у винаході, прийнятому за прототип, обумовлюють вказаний вище технічний результат, який досягається в процесі використання цього інструменту. Так, розміщення вузла нагрівання всередині діелектричної керамічної трубки, яка закінчується мікросоплом (або мікросоплами) зі щілиноподібним вихідним отвором, має цілий ряд переваг: по-перше, за такої побудови інструменту унеможливлюється закорочення нагрівального елементу на захисну трубку, через що він характеризується високим ступенем безпечності. По-друге, керамічна трубка в силу своїх природних властивостей є чудовим теплоізолятором, вона погано проводить тепло і так само погано віддає його в оточуючий простір, через що теплова енергія нагрітої спіралі, розміщеної в порожнині цієї трубки, практично повністю витрачається на нагрівання повітряного струменя, що суттєво підвищує коефіцієнт корисної дії інструмента. Слід зазначити, що завдяки тому, що нагрівання повітряного струменя здійснюється за допомогою спірального ніхромового дроту, для розжарювання якого достатньо робочої напруги змінного або постійного струму у межах 12 В, інструмент суттєво спрощується і здешевлюється у порівнянні з описаним у прототипі, адже він не потребує наявності дорогої та конструктивно ускладненої системи підпалу дуги, як це має місце в прототипі. А орієнтація кінців спіралі нагрівального дроту в один бік і приєднання їх до струмопідводів джерела живлення сприяють спрощенню процесу збирання інструменту та уникненню можливості виникнення короткого замикання при вібраціях та трясіннях. Фіксування керамічної трубки в захисній металевій трубці за допомогою центрувальних пружин має свої позитивні наслідки: по-перше, при виробництві інструменту відпадає потреба в додержанні умов суворого центрування між обома трубками, по-друге, наявність пружин забезпечує більш ефективне охолоджування як керамічної, так і металевої трубок - повітряний потік, проходячи крізь пружини, закручується та рівномірно "омиває" поверхні обох трубок, з якими він контактує. Додатковим фактором, який сприяє ефективному охолодженню термоструменевого інструменту, є виконання повітряних каналів на внутрішній поверхні штуцера, на який насаджений зовнішній шланг, сполучений з компресором. Канали розміщені рівномірно у поздовжньому напрямку, на однаковій відстані один від одного, що створює оптимальні умови для рівномірного надходження та розподілу охолоджувального повітряного потоку вздовж трубок. Із наведеного матеріалу можна зробити висновок, що процес охолоджування запропоновано 7 го термоструменевого інструменту є не тільки ефективним, а і набагато простішим у порівнянні з описаним у прототипі через відсутність громіздкої, конструктивно складної та мало надійної водяної системи охолоджування. Завдяки цьому інструмент є більш безпечним та спрощеним у виробництві у порівнянні з відомим, а, отже, набагато дешевшим та легшим (наприклад, вага його маніпулятора не перевищує 80 грамів). Слід зазначити, що у запропонованій конструкції завдяки ефективному охолоджуванню збільшується зона безпечного доторкання до інструменту, починаючи з рукоятки і впродовж металевої захисної трубки. Основною зоною небезпеки корпусу є тільки та поверхня керамічної трубки, навпроти якої розташований нагрівач. Практика показала, що його доцільно розташовувати якомога ближче до мікрощілинного сопла, безпосередньо біля виходу повітря з інструменту. Мікрощілинна форма сопла обумовлює конфігурацію витікаючого розігрітого повітряного струменя, схожу на стрічку - при цьому зона контакту струменю з поверхнею біотканини нагадуватиме пряму лінію. Таким соплом можна легко маніпулювати у будь-якому напрямку і під будь-яким кутом нахилу, захвачуючи потрібну зону травмованої біотканини і регулюючи ширину "стрічки" по відношенню до напрямку руху маніпулятора та швидкість обробки, чого практично неможливо досягти при роботі з відомим термоструменевим інструментом. Кількість мікрощілинних сопел варіюється в залежності від конкретних умов проведення операції. Закріплення металевої захисної трубки в одній із частин збірної рукоятки з можливістю вільного осьового пересування відносно неї забезпечує можливість переміщення трубки відносно мікрощілинного сопла, завдяки чому останнє можна повністю прикрити трубкою і таким чином убезпечити сопло від випадкових пошкоджень. Як правило, інструмент зберігається саме у такому стані. Крім того, зазначена форма закріплення захисної трубки забезпечує можливість регулювання температури мікроструменя гарячого повітря, не змінюючи при цьому температуру розжарювання нагрівального елементу. Регулювання температури відбувається шляхом висування захисної трубки в тій чи іншій мірі відносно виходу мікрощілинного сопла: чим більше буде закрите сопло трубкою, тим меншою буде температура мікроструменя і навпаки. Описана конструкція інструмента сприяє формуванню струменя повітря з необхідною температурою при мінімальному споживанні енергії від джерела живлення. Практика показала, що в процесі роботи розробленого термоструменевого інструменту, наприклад, при безлігатурному з'єднанні ран шлунково-кишкового тракту, потужність, що споживається інструментом, не перевищує 10 Вт. Застосуванням мікроструменя успішно вирішується вкрай важлива та важкодосяжна на сьогоднішній день проблема - припинення кровотечі паренхіматозних органів та з'єднання тканин шлунково-кишкового тракту. Крім того, забезпечу 63638 8 ється ефективна санація інфікованих та хронічних гнійних ран. Запропонований термоструменевий інструмент представлений на кресленнях, де зображено: - на фіг. 1 - зовнішній вигляд інструменту; - на фіг. 2 - інструмент у розрізі (по лінії А-А); - на фіг. 3 - розріз по лінії Б-Б. До складу інструменту (фіг. 1, 2) входить маніпулятор, який за допомогою гнучкого зовнішнього шланга 1 одним кінцем сполучений із сервісним блоком (не показаний), який містить компресор та джерело живлення. Маніпулятор має форму трубки, у внутрішній порожнині якої співвісно встановлений вузол нагрівання робочого повітряного потоку, який являє собою нагрівальний ніхромовий дріт 2, навитий на керамічний капіляр 3 у вигляді спіралі, один кінець якої проходить всередині цього капіляра, а другий знаходиться зовні капіляра 3. До обох кінців спіралі припаяні мідні струмопідводи 4, орієнтовані в один бік і приєднані до джерела живлення. Вузол нагрівання розміщений в керамічній трубці 5, на вихідному зрізі якої герметично закріплене одне або декілька мікрощілинних сопел 6, а до другого кінця трубки 5 приєднаний гнучкий внутрішній шланг 7, всередині якого проходять струмопідводи 4. Керамічна трубка 5 укладена в тонкостінну металеву захисну трубку 8 і зафіксована в ній за допомогою центрувальних пружин 9. Металева захисна трубка 8 закріплена в першій частині 10 збірної рукоятки з можливістю вільного осьового пересування відносно останньої, друга частина 11 збірної рукоятки щільно прилягає до першої і закінчується штуцером 12, на який насаджений зовнішній гнучкий шланг 1, котрий разом із пропущеним через нього гнучким внутрішнім шлангом 7 під'єднаний до сервісного блока (не показаний). По внутрішній поверхні штуцера 12 виконані поздовжні канали 13 (фіг. 3) для проходження охолоджувального повітряного потоку. В основі роботи запропонованого хірургічного термоструменевого інструменту для обробки ран лежить бактерицидний і коагуляційний ефект струменя повітря, нагрітого до необхідної температури, який забезпечується запропонованою конструкцією інструменту. Нагрівальний ніхромовий дріт, що розжарюється, підключається до джерела живлення і забезпечує нагрівання повітря, яке подається до нього компресором. На виході інструмента (з мікрощілинного сопла) формується гостросфокусований струмінь гарячого повітря з ламінарним потоком у формі стрічки. Розроблений термоструменевний інструмент для хірургічної обробки ранових поверхонь забезпечує досягнення надійного та швидкого гемостазу в рані, значне зменшення кількості виділень з рани з перевагою серозного компоненту. Після обробки ранової поверхні спостерігається скорочення першої фази ранового процесу та прискорення загоєння ранового дефекту, зменшення рівня мікробної забрудненості ранової поверхні, а також зниження можливості розвитку післяопераційних ускладнень, відсутність запальних реакцій. На сьогоднішній день він є одним із найбільш ефективних та доступних за вартістю при обробці та лікуванні 9 ран м'яких тканин, зокрема, паренхіматозних органів. Робота інструменту починається з одночасного увімкнення компресора та джерела живлення нагрівального ніхромового дроту (спіралі) 2. По гнучких шлангах - внутрішньому 7 та зовнішньому 1 - повітря від компресора надходить до маніпулятора. При цьому робочий повітряний потік, який нагрівається ніхромовою спіраллю, надходить через внутрішній шланг 7. Потік охолоджувального повітря подається по гнучкому зовнішньому шлангу 1 через поздовжні канали 13 штуцера 12. У вузлі формування робочого потоку повітря нагрівається до потрібної температури, формується в струмінь за допомогою мікрощілинного сопла 6 і взаємодіє з тканиною рани. Охолоджувальний повітряний потік, пройшовши крізь канали 13, спрямовується у зазор між керамічною трубкою 5 та металевою захисною трубкою 8, де, закручуючись пружинами 9, омиває поверхні трубок 5 та 8, охолоджуючи їх. Робочі характеристики струменя (температурний рівень, тиск, витрата повітря) визначаються і регулюються в залежності від характеру конкретної хірургічної маніпуляції, про які було сказано вище (коагуляція судин, зупинка кровотечі паренхіматозних органів, санація інфікованих чи хронічних гнійних ран, з’єднання частин органів кишковошлункового тракту, накладання кишкових анастомозів тощо). Конкретний приклад здійснення запропонованого способу в клінічних умовах. Хвора К., 1948 р.н. (історія хвороби № 1172/344) була прийнята в клініку по швидкій допомозі зі скаргами на постійний біль у правій підреберній ділянці, нудоту, підвищену температуру тіла до 37,8 °С. При УЗД у хворої виявлено збільшений жовчний міхур з потовщеною стінкою, який заповнений дрібними конкрементами. За даними сонографії внутрішній просвіт холедоха становив 7 мм. На час прибуття загальний білірубін - 11,2 ммоль/л, прямий - 8,1 ммоль/л, непрямий - 3,1 ммоль/л, АЛТ - 1,24, ACT - 0,50. Встановлений попередній діагноз: жовчокам'яна хвороба, гострий калькульозний холецистит. Після проведення інфузійної медикаментозної передопераційної підготовки хвора була прооперована. Був здійснений розріз у правому підребер'ї за Федоровим. В підпечінковому просторі виявлено до 150 мл серозної, каламутної рідини. Жовчний міхур розмірами 1585 см, напружений. Загальна жовчна протока діаметром близько 8 мм, не напружена. Печінка збільшена у розмірах, темнокоричневого кольору, із застійними явищами. На карман Гартмана був накладений затискач Люєра, з подальшою тракцією у латеральному напрямку. 63638 10 Термоструменевий коагулятор оснащений трьома мікрощілинними соплами із вкорочених медичних голок діаметром 1,0 мм, нагрівальний елемент виконаний з ніхромового дроту діаметром 0,3 мм, його омічний опір становить 5 Ом, вихідна напруга 12 В, величина максимального струму накалюван2 ня 2,4 А, максимальна щільність струму 34 А/мм . Тиск повітряного потоку - 120 мм рт.ст. Мікрострумені орієнтували паралельно проходженню загальної жовчної протоки на відстані 1,5 - 2,0 см від очеревини, яка вкриває міхурову протоку. Прохід інструментом здійснювали поступово по обидва боки жовчного міхура у напрямку воріт печінки. Протягом одного проходу під дією «стрічкового» струменя повітря при температурі 500 °С на виході коагулятора і відстані від тканини, меншій 5 мм, відбувалось «розсічення» очеревини з одночасною коагуляцією дрібних судин. За допомогою термоструменевого інструменту виділено міхурову протоку та артерію, які пересічені на затискачах та перев'язані окремими лігатурами. Такий підхід дозволив працювати в умовах абсолютного візуального контролю ділянки проходження анатомічно важливих структур. На наступному етапі операції затискач Люєра накладено на дно жовчного міхура. Мікрощілинні сопла термоструменевого інструмента орієнтували паралельно ложа жовчного міхура на відстані 1,5 - 2,0 см від його стінки у місці контакту з паренхімою печінки. За допомогою мікроструменів гарячого повітря здійснено розсічення очеревини та пневматичне препарування ложа жовчного міхура з одночасною коагуляцією дрібних судин. Таким чином холецистомія була виконана без пошкодження паренхіми печінки та стінки жовчного міхура в умовах відсутності кровотечі та повного візуального контролю операції. Потреби в проведенні додаткового гемостазу не було. Підпечінковий простір дреновано трубчастим дренажем, який був видалений на другу добу після операції. В задовільному стані хвора була виписана зі стаціонару на п'яту добу після операції. Контрольний огляд хворої був проведений через три місяці. Загальний стан був задовільним, за даними УЗД додаткових утворень в ділянці ложа жовчного міхура та підпечінковому просторі не виявлено, діаметр гепатикохоледоха становив 0,6 см, біохімічні показники в нормі. Таким чином, запропонований термоструменевий інструмент дозволяє досягти остаточного гемостазу та ефективної дисекції при простій техніці виконання, мінімальних витратах енергії та мінімізації ускладнень, що дозволяє рекомендувати його для широкого використання в практичній медицині. 11 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 63638 Підписне 12 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601