Печать

Краткая история применения электрического тока в хирургии

Первые свидетельства применения электрического тока в хирургии насчитывают более ста лет. В настоящее время нашел распространение термин — электрохирургия, определяющий не отдельную самостоятельную область хирургии, а большой комплекс приемов, ускоряющих и упрощающих выполнение хирургических операций. Справедливо считается, что электрохирургия — одно из значительных медико-технических достижений ХХ столетия.
Одним из основных направлений электрохирургических методик до недавнего времени считали внутрираневой гемостаз, достигаемый электрокоагуляцией. Проблема достижения гемостаза была успешно решена при перекрытии сосудов малого диаметра. Однако при этом морфологическая структура ткани сосуда и его функции не сохраняются и не подлежат восстановлению.
Важнейшей задачей хирургического вмешательства является соединение тканей. Метод соединения в значительной мере определяет продолжительность выполнения операции, течение послеоперационного периода, скорость восстановления физиологических функций оперированных органов. Поэтому всегда у хирургов было стремление к совершенствованию техники соединения разрезанных тканей. Получены значительные результаты по созданию эффективных шовных материалов, разработаны приспособления, упрощающие технику наложения швов и многократно сокращающие время образования шовного соединения. Тем не менее, проблема соединения живой ткани остается актуальной и привлекает внимание многих исследователей. Это вызвано тем, что использование нитей имеет такие известные недостатки, как наличие в тканях инородного материала (временное для рассасывающихся нитей и постоянное — для нерассасывающихся), пережатие сшиваемых тканей, тормозящее развитие в тканях процессов регенерации, возможность распространения по нитям микроорганизмов из инфицированного просвета полых органов, аллергизирующее влияние на ткань шовных материалов, образование конкрементов на нитях в желчных, мочевыводящих путях и кишечнике, неконтролируемое влияние шовного материала на ткань, приводящее к образованию микросвищей. Большая часть перечисленных недостатков присуща широко применяемым металлическим скобкам, а также клеям, предложеным для использования в хирургии, но которые не получили широкого распространения.
В течение последних десятилетий опубликовано множество работ по применению лазеров для образования соединений мягких живых тканей. Однако полученные соединения пока еще имеют недостаточную прочность для гарантированного восстановления оперированного органа. Известно, что прочность лазерных анастомозов повышается, если место соединения покрыть белковыми препаратами, а затем их коагулировать, нагревая лазером. Техника выполнения лазерного соединения пока сложна и недостаточно надежна. Возможность образования соединения при пропускании электрического тока через сжатые стенки сосуда долгое время не вызывала должного интереса. Во всяком случае, нам не известны глубокие исследования с целью использования этого метода не только для перекрытия сосудов (гемостаза), но и для более широкого применения. Исследования, проведенные совместно украинскими и американскими учеными, инженерами и врачами, подтвердили эту возможность. Доказано, что при определенных условиях нагрев ткани электрическим током высокой частоты с использованием биполярных инструментов позволяет получить соединение предварительно разрезанной ткани. Прочность соединения доста13 точная, а морфологическая структура ткани в месте соединения обеспечивает восстановление функции оперируемого органа. Разработанные условия, позволяющие получать такие соединения живой мягкой ткани, легли в основу ряда патентов Украины, США, России, Европейского Союза, Канады, Австралии, Китая, Японии.
Известно, что сварочные технологии в свое время совершили прорыв в развитии технических наук. Сейчас они начинают активно применяться в хирургии. Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины вместе с медицинскими учреждениями г. Киева занялся решением проблемы соединения поврежденных живых мягких тканей с использованием способа высокочастотной (ВЧ) электросварочной технологии.
Идея о возможности решения проблемы соединения живых мягких тканей и органов с помощью электросварочных технологий принадлежит академику Б.Е. Патону. Гипотеза механизма образования соединения разреза живой ткани с помощью ВЧ-электросварки и пути ее подтверждения были предложены академиком Б.Е. Патоном и академиком НАН Украины В.К. Лебедевым. Она впервые была опробована в 1991 г. с положительным результатом специалистами Национального института хирургии и трансплантологии им. А.А. Шалимова (НИХиТ) АМН Украины и больницы «Охматдет» в г. Киеве. Гипотеза состоит в следующем. В клетках и межклеточном пространстве живой ткани находится определенное количество белка — альбумина. За счет денатурации этого белка возможно достижение сваривания (соединения) разреза живой мягкой ткани. Однако количества альбумина, находящегося в межклеточном пространстве, явно не достаточно для получения прочного сварного соединения ткани. Дополнительным его источником может стать внутриклеточный альбумин, который должен поступать в межклеточное пространство при частичном повреждении мембран клеток ткани. Этого можно достичь под воздействием на клетки ткани электрического тока, поступающего через электроды сварочного инструмента, с одновременным механическим сжатием ткани в месте ее соединения с этим инструментом. Сосуд, подлежащий перекрытию, зажимают между электродами пинцета. Высокочастотный электрический ток от источника питания через электроды поступает в зажатый между ними сосуд, частично разрушает мембраны клеток, нагревает ткань, что приводит к денатурации содержащихся в них глобулярных белков. Денатурация выражается в распрямлении молекул белка и их перепутывании — коагуляции. Благодаря этому стенки сосуда соединяются. Существует и другое объяснение образования соединения, которое считают результатом высушивания нагретой ткани. В новой разработке предполагается именно частичное, а не полное повреждение клеток, что является главным условием сохранения жизнеспособности свариваемой ткани.
В 1994 г. группой исследователей ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины под руководством д-ра техн. наук В.К. Лебедева было установлено, что такое частичное повреждение клеток живой ткани возможно при использовании тока высокой частоты, модулированного прямоугольными импульсами с определенной частотой. Кроме того, разработаны и изготовлены первые экспериментальные образцы источника питания с автоматизированной системой управления и электросварочные инструменты, предназначенные для получения соединений разрезов живой ткани. Первые экспериментальные хирургические операции с использованием ВЧ-электросварочной технологии у животных (крыс, кроликов, свиней) и морфологические исследования были проведены коллективом хирургов и инженеров под руководством профессора Ю.А. Фурманова в экспериментальном отделе НИХиТ им. А.А. Шалимова АМН Украины.
Первый опыт применения ВЧ-электросварочной технологии на ткани удаленных, а затем и удаляемых органов человека в клинических условиях был получен в Центральном клиническом госпитале СБУ под руководством чл.-кор. АМН Украины, профессора М.П. Захараша. Там же были проведены первые хирургические операции с применением ВЧ-электросварочной технологии у человека в гинекологии, проктологии и общей хирургии. Первый опыт и дальнейшее успешное клиническое применение ВЧ-электросварочной технологии в грудной хирургии получило развитие под руководством профессора А.В. Макарова на кафедре торакальной хирургии и пульмонологии НМАПО им. П.Л. Шупика и в КГКБ № 17.
Успешное применение ВЧ-электросварки в лапароскопической хирургии достигнуто под руководством профессора М. Е. Ничитайло в НИХиТ им. А.А. Шалимова АМН Украины в 1997 г.
Дальнейшее развитие новая хирургическая технология получила применительно к перекрытию сосудов большого диаметра, а также одномоментному наложению межкишечных анастомозов в экспериментальных и клинических исследованиях, проведенных в КГКБ № 1 и на кафедре ветеринарной хирургии Национального университета биоресурсов и продопользования Украины под руководством д-ра мед. наук С.Е. Подпрятова и профессора О.Ф. Петренко. Разработка программного обеспечения и совершенствование источников питания, разработка специализированного электросварочного инструментария для этих целей проводилась в ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины под руководством д-ра техн. наук А.В. Лебедева.
Большой объем исследований и опыт клинического применения ВЧ-электросварочной технологии в хирургии сегодня позволяет реализовать мечту хирургов о возможности быстрого, бескровного разъединения тканей оперируемого органа, их минимального повреждения, быстрого соединения разреза ткани без применения шовного материала с возможностью восстановления физиологических свойств живой ткани и сохранения функций оперированного органа.
Это дало основание МОЗ Украины выдать свидетельство о государственной регистрации электросварочного оборудования, разработанного ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины и изготавливаемого Международной ассоциацией «Сварка», и разрешить его применение в клинической практике на 2001–2004 гг., а затем и на 2005–2010 гг. Оборудование для ВЧ-электросварки живых мягких тканей сертифицировано. Федеральная служба по надзору в сфере здравоохранения Российской Федерации также выдала регистрационное удостоверение и разрешение на клиническое применение указанного оборудования в медицинской практике РФ. Под руководством Д. Роббинса в США на основе патентов US № 6,562.037.В2 , US № 6, 733.498.В2 разработано оборудование для электросварки сосудов. Авторами данных патентов являются украинские специалисты.
На такое оборудование получено разрешение FDA в США и CEMark Европейского Союза по применению его в клинической практике. Таким образом, к настоящему времени в ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины и в CSMG, США разработаны специальные ВЧэлектросварочные аппараты медицинского назначения с автоматизированной системой управления и получены соответствующие разрешения на их применение в клинической практике. Совместными усилиями инженеров и хирургов разработано около 50 типов электросварочных хирургических инструментов, которые позволяют выполнять более 100 видов хирургических вмешательств. Проведена верификация американскими специалистами украинского опыта клинического применения ВЧ-электросварочной технологии.