Спосіб з’єднання зварюванням біологічних тканин людей і тварин

Реферат: Спосіб з'єднання зварюванням біологічних тканин людей і тварин за допомогою біполярного електрохірургічного інструменту з використанням високочастотного струму включає: забезпечення щільного контакту електродів інструменту з біологічними тканинами, які підлягають з'єднанню зварюванням, нагрівання тканин шляхом подачі на них напруги U високої частоти, величина якої змінюється за заздалегідь визначеним законом, пошук та визначення мінімуму повного опору тканини R, пошук та визначення максимуму потужності нагріву Р, процес нагрівання з'єднуваних тканин подачею напруги, амплітуда якої визначається властивостями цих тканин. Напругу подають шляхом поступового збільшення її величини по лінійному закону від Umin. Після досягнення визначеного мінімуму повного опору тканини R припиняють збільшення напруги зі значенням Umax, подають напругу з постійним значенням Umax та утримують її постійне значення. Додатково визначають рівень потужності Р після досягнення мінімуму повного опору тканини, яка матиме максимальне значення Рmах, розраховують значення потужності Pmin в залежності від величини значення Рmах. Припиняють подачу напруги або знижують напругу в залежності від швидкості зменшення потужності. UA 98035 U (12) UA 98035 U UA 98035 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медицини і ветеринарії, а саме до розробки і впровадження нового способу біполярного високочастотного зварювання біологічних тканин людей і тварин. Відомо [Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика: учебник для вузов / А.Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Я. Потапенко. - 4-е изд., перераб. и дополн. - М.: Дрофа, 2003. - 560 с.], що біологічна тканина являє собою сукупність клітин та міжклітинної речовини, до складу якої входять діелектричні (непровідні) компоненти: білок різних типів, молекули жирних кислот, молекули-діполі води та ін.; а також - електроліти (провідні речовини): розчини лугів, солей різних металів й інших біологічних рідин, що містять велику кількість іонів. Якщо до ділянки біологічної тканини прикласти напругу, то під впливом зовнішнього електричного поля, прикладеного до певної ділянки тканини, відбувається поляризація молекул в об'ємі, збільшується концентрація носіїв заряду й починається впорядкований їх рух між протилежнозарядженими полюсами (електродами). Таким чином, в електричному ланцюгу електродтканина-електрод з'являється електричний струм. Під час руху носіїв заряду відбувається їх взаємне зіткнення з непровідними елементами тканини - таким чином утворюється електричний опір протіканню струму. У змінному електромагнітному полі рух носіїв заряду не припиняється. В момент зіткнення відбувається передача енергії від рухливих елементів - малорухливим, що проявляється у локальному підвищенні температури. Стиснена між електродами тканина рівномірно розігрівається в усьому об'ємі протікання струму. Розігрівання ініціює процеси швидкого випаровування рідини та денатурації молекул білків. В залежності від інструменту та сили стискання, а також алгоритму керування протіканням струму, стає можливим утворення з'єднання або роз'єднання тканин. Відомі способи з'єднання зварюванням біологічних тканин людей і тварин [Патент України № 77064, Патент Росії № 2294171], в яких розкривається спосіб зварювання м'яких тканин тварин та людей в дві стадії подачі напруги. Недоліками способів є відсутність контролю потужності безпосередньо в процесі зварювання, що враховує поточні зміни в тканині, відсутність пауз певної тривалості між стадіями, що дозволяють охолонути тканині, наявність ускладнень в керуванні напругою другої стадії, основаної на вимушеному дозуванні енерговкладень, шляхом її зміни за новим законом, відмінним від першої стадії, відсутність чергових стадій з врахуванням попередніх змін тканини, що відбулися, або обмежити енергетичний вплив на попередній стадії, якщо її дія виявиться достатньою після охолодження. Найбільш близьким до запропонованого є спосіб з'єднання зварюванням біологічних тканин людей і тварин [Патент України № 106513], в якому пропонується спосіб виконання з'єднання біологічних тканин людей і тварин зварюванням за допомогою біполярного електрохірургічного інструменту з використанням високочастотного струму, що проводиться в декілька послідовних взаємопов'язаних стадій без контролю потужності нагріву та пауз між ними. Недоліками способу є те, що він не включає використання експериментального або одного з діючих в цій галузі інструментів особливої конструкції, який дозволяє захоплювати тканину фіксованої товщини, виключити струм короткого замикання через електроди інструменту, виключити або мінімізувати інерційність змінення температури тканини внаслідок відтоку тепла від електродів до решти елементів конструкції, відсутній контроль потужності та корекції енерговкладень в тканину на кожній стадії нагріву, відсутність пауз певної тривалості між стадіями, що дозволяє охолонути тканині та почати наступну стадію з врахуванням попередніх змін, що відбулися, або обмежити енергетичний вплив на попередній стадії, якщо її дія виявиться достатньою після охолодження. В основу корисної моделі поставлено задачу створити спосіб з'єднання зварюванням біологічних тканин людей і тварин з мінімальним термічним пошкодженням тканини. Поставлена задача вирішується способом з'єднання зварюванням біологічних тканин людей і тварин за допомогою біполярного електрохірургічного інструменту з використанням високочастотного струму, що проводиться в декілька послідовних взаємопов'язаних стадій та включає: забезпечення щільного контакту електродів інструменту з біологічними тканинами, які підлягають з'єднанню зварюванням, нагрівання тканин шляхом подачі на них напруги високої частоти, величина якої змінюється за заздалегідь визначеним законом, пошук та визначення мінімуму повного опору тканини, процес нагрівання з'єднуваних тканин подачею напруги, шляхом поступового збільшення її величини по лінійному закону від Umin, після досягнення визначеного мінімуму повного опору тканини R припиняють збільшення напруги зі значенням Umax, подають напругу з постійним значенням Umax та утримують її постійне значення, додатково визначають рівень потужності Р після досягнення мінімуму повного опору тканини, яка матиме максимальне значення Рmах, розраховують значення потужності Pmin в залежності від величини значення Рmах, припиняють подачу напруги. Після паузи напругу можуть подавати 1 UA 98035 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 за аналогічним законом принаймні ще один раз, доки не буде досягнуто значення Pmin. Коли таке значення потужності досягнуто, спосіб завершують, припиняючи подачу напруги поступово. Для досягнення більшого ефекту використовують інструмент з додатково встановленим обмежувачем між електродами для фіксації товщини тканин, що з'єднуються, та обмеження тиску браншів інструменту на оброблювану ділянку. Спосіб пояснюється кресленнями, на яких зображено: фіг. 1 - графік залежності вихідної напруги (U), потужності пристрою (Р) та опору тканини (R); фіг. 2 - інструмент з обмежувачем, де: 1 - бранші інструменту, що термоізолюють електродну частину від інших елементів конструкції; 2 - фіксатор товщини захоплених тканин, що з'єднуються; 3 - замок для утримання інструменту в закритому стані стиснення тканин без участі хірурга. Приклад виконання способу. Зварювання проводимо за однією з методик, описаних, наприклад, в статті ["Досвід застосування вітчизняної високочастотної електрозварювальної технології в хірургічному лікуванні хворих із абдомінальною патологією" Бабій О.М., Шевченко Б.Ф., Ратчик В.М., Кункін Д.Д.]. Проводимо мобілізацію та підготовку доступу до ділянки зварювання, тонка кишка в місці утворення культі захоплюється зовні браншами інструменту в поперечному напрямку. Після цього інструмент спеціальної конструкції фіксуємо в закритому стані на ділянці тканини, геометричні розміри якої визначаються довжиною електродів інструменту. Натисканням на педаль пристрою, який реалізує спосіб з'єднання тканини зварюванням, подаємо напругу U на електроди. Схематично зобразимо залежності вихідної напруги (U), потужності пристрою (Р) та опору тканини при проведенні способу з трьома подачами напруги (фіг. 3). Напруга поступово збільшується за лінійним законом, при цьому крізь стиснену ділянку починає протікати струм ВЧ, що призводить до її розігрівання з певною потужністю, що залежить від довільного зниження опору. В момент часу t11, настання якого залежить від типу та стану тканини, опір ділянки зварювальної тканини досягає свого мінімального значення Rmin, величина якого залежить від типу та стану тканин. Після цього отримуємо значення напруги U=Umax, при якому відбулося досягнення Rmin, та стабілізуємо її на досягнутому рівні Umax. Після стабілізації напруги очікуємо момент переходу кривої Р (фіг. 3) від інтервалу збільшення до початку її зменшення, таким чином отримуємо значення максимальної потужності Рmах. В залежності від отриманого значення Рmах визначаємо кінцеве Рmіn. Очікуємо момент, при якому крива зменшення потужності Р досягне свого значення Рmіn, що свідчить про недоцільність подальшого зварювання та енерговкладення в тканину. Оскільки швидкість зменшення потужності розігріву, що визначається опором тканини і залежить від типу та стану тканини, недостатня, то через проміжок часу t12=const1, напругу знімаємо. Через час Т 1=const2 (причому const2 більше const1), цикл повторюємо. На другій стадії циклу умова досягнення кривою зміни потужності Р значення Рmіn впродовж дії імпульсу, також не була виконана, тому після часу Т2=Т1, цикл повторюємо ще раз. На третій стадії циклу, після моменту часу t31, опір ділянки тканини починає стрімко зростати, що призводить до зменшення потужності та досягненню значення Рmіn в момент часу t32, тривалість настання якого залежить від типу та стану тканини. Після моменту часу t32 напругу поступово зменшують за лінійним законом та стабілізують на новому значенні U3, що визначається напругою, яка діяла в даній стадії після моменту часу t31. Стадія триває впродовж часу Т 3=const1. Після завершення третьої стадії в момент часу Т3 подача напруги автоматично припиняється, що супроводжується характерною зміною звукового сигналу. Інструмент приводимо в розкритий стан та звільняємо стиснену тканину. В місці утворення шва тканину герметично розсікаємо вздовж лінії шва та переміщуємо інструмент далі в поперечному напрямку кишки з метою повного заварювання отвору порожнистого органу, для чого повторюємо весь процес. Схематично зобразимо залежності вихідної напруги (U), потужності пристрою (Р) та опору тканини при проведенні способу з трьома подачами напруги (фіг. 3). Приклад уточнює, але не обмежує спосіб з'єднання зварюванням біологічних тканин людей і тварин за даною заявкою. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 1. Спосіб з'єднання зварюванням біологічних тканин людей і тварин, який виконують за допомогою біполярного електрохірургічного інструменту з використанням високочастотного струму, що проводиться в декілька послідовних взаємопов'язаних стадій та включає: 2 UA 98035 U 5 10 15 20 забезпечення щільного контакту електродів інструменту з біологічними тканинами, які підлягають з'єднанню зварюванням, нагрівання тканин шляхом подачі на них напруги U високої частоти, величина якої змінюється за заздалегідь визначеним законом, пошук та визначення мінімуму повного опору тканини R, пошук та визначення максимуму потужності нагріву Р, процес нагрівання з'єднуваних тканин подачею напруги, амплітуда якої визначається властивостями цих тканин, який відрізняється тим, що напругу подають шляхом поступового збільшення її величини по лінійному закону від Umin, після досягнення визначеного мінімуму повного опору тканини R припиняють збільшення напруги зі значенням Umax, подають напругу з постійним значенням Umax та утримують її постійне значення, додатково визначають рівень потужності Р після досягнення мінімуму повного опору тканини, яка матиме максимальне значення Рmах, розраховують значення потужності Pmin в залежності від величини значення Рmах, припиняють подачу напруги або знижують напругу в залежності від швидкості зменшення потужності. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково проводять подачу напруги за аналогічним законом принаймні ще один раз. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при досягненні Pmin подачу напруги припиняють поступово. 4. Спосіб за пп. 1-3, який відрізняється тим, що використовують інструмент з додатково встановленим обмежувачем між електродами для фіксації товщини тканин, що з'єднуються, та обмеження тиску браншів інструменту на оброблювану ділянку. 3 UA 98035 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 4