Elektrokirurgi

Elektrokirurgi
Electrosurgery.jpg
En kirurg som använder ett monopolärt RF-elektrokirurgiskt instrument för att koagulera (och torka ut) vävnad vid excision av ett lipom
MeSH

Elektrokirurgi är appliceringen av en högfrekvent (radiofrekvens) växelpolaritet, elektrisk ström till biologisk vävnad som ett sätt att skära, koagulera , torka eller fulgurera vävnad. (Dessa termer används på specifika sätt för denna metod – se nedan). Dess fördelar inkluderar förmågan att göra exakta snitt med begränsad blodförlust. Elektrokirurgiska apparater används ofta under kirurgiska operationer och hjälper till att förhindra blodförlust i operationssalar på sjukhus eller i polikliniska ingrepp.

Vid elektrokirurgiska ingrepp värms vävnaden upp av en elektrisk ström . Även om elektriska enheter som skapar en uppvärmd sond kan användas för kauterisering av vävnad i vissa tillämpningar, hänvisar elektrokirurgi till en annan metod än elektrokauteri . Elektrocautery använder värmeledning från en sond som värms upp till en hög temperatur av en elektrisk likström (ungefär på samma sätt som en lödkolv). Detta kan åstadkommas med likström från torra celler i en anordning av penlight-typ.

Elektrokirurgi, däremot, använder radiofrekvens (RF) växelström för att värma vävnaden genom RF-inducerad intracellulär oscillation av joniserade molekyler som resulterar i en höjning av intracellulär temperatur. När den intracellulära temperaturen når 60 grader C inträffar momentan celldöd. Om vävnad värms upp till 60–99 grader C inträffar de samtidiga processerna av vävnadsuttorkning (uttorkning) och proteinkoagulation. Om den intracellulära temperaturen snabbt når 100 grader C genomgår det intracellulära innehållet en omvandling av vätska till gas, massiv volymetrisk expansion och resulterande explosiv förångning.

Lämpligt applicerad med elektrokirurgisk pincett resulterar uttorkning och koagulering i tilltäppning av blodkärl och stoppa blödning. Medan processen tekniskt sett är en process av elektrokoagulering , används termen "elektrokauteri" ibland löst, icke-tekniskt och felaktigt för att beskriva det. Förångningsprocessen kan användas för att ablatera vävnadsmål, eller, genom linjär förlängning, användas för att transektera eller skära vävnad. Medan processerna för förångning/skärning och uttorkning/koagulering bäst utförs med relativt låg spänning, kontinuerliga eller nästan kontinuerliga vågformer, utförs fulgurationsprocessen med relativt högspänningsmodulerade vågformer. Fulguration är en ytlig typ av koagulering, vanligtvis skapad genom att modulera högspänningsström till vävnad som snabbt torkas och koaguleras. Den fortsatta appliceringen av ström till denna högimpedansvävnad resulterar i resistiv uppvärmning och uppnåendet av mycket höga temperaturer – tillräckligt för att orsaka nedbrytning av de organiska molekylerna till sockerarter och till och med kol, och därmed de mörka texturerna från förkolning av vävnad.

Diatermi används av vissa som en synonym för elektrokirurgi men i andra sammanhang betyder diatermi dielektrisk uppvärmning , producerad genom rotation av molekylära dipoler i ett högfrekvent elektromagnetiskt fält. Denna effekt används mest i mikrovågsugnar eller vissa vävnadsablativa enheter som arbetar vid gigahertz-frekvenser. Lägre frekvenser, vilket möjliggör djupare penetration, används i industriella processer.

RF-elektrokirurgi används vanligtvis inom praktiskt taget alla kirurgiska discipliner inklusive dermatologiska, gynekologiska, hjärt-, plast-, ögon-, rygg-, ÖNH-, käk-, ortopediska, urologiska, neuro- och allmänna kirurgiska ingrepp samt vissa tandingrepp.

RF-elektrokirurgi utförs med hjälp av en RF-elektrokirurgisk generator (även kallad en elektrokirurgisk enhet eller ESU) och ett handstycke med en eller två elektroder – ett monopolärt eller bipolärt instrument. All RF-elektrokirurgi är bipolär så skillnaden mellan monopolära och bipolära instrument är att monopolära instrument endast består av en elektrod medan bipolära instrument inkluderar båda elektroderna i sin design.

Det monopolära instrumentet som kallas en "aktiv elektrod" när det är strömsatt kräver applicering av ett annat monopolärt instrument som kallas en "dispersiv elektrod" någon annanstans på patientens kropp som fungerar för att "defokusera" eller sprida RF-strömmen och därigenom förhindra termisk skada på den underliggande vävnaden. Denna dispersiva elektrod kallas ofta och felaktigt för en "jordplatta" eller "neutral elektrod". Men praktiskt taget alla för närvarande tillgängliga RF-elektrokirurgiska system är designade för att fungera med isolerade kretsar - den dispersiva elektroden är direkt ansluten till ESU:n, inte till "jord". Samma elektriska ström överförs över både den dispersiva elektroden och den aktiva elektroden, så den är inte "neutral". Termen "returelektrod" är också tekniskt felaktig eftersom elektriska växelströmmar hänvisar till växelpolaritet, en omständighet som resulterar i dubbelriktat flöde över båda elektroderna i kretsen.

Bipolära instrument är i allmänhet utformade med två "aktiva" elektroder, såsom en pincett för tätning av blodkärl. Det bipolära instrumentet kan emellertid utformas så att en elektrod är dispersiv. Den största fördelen med bipolära instrument är att den enda del av patienten som ingår i kretsen är den som är mellan de två elektroderna, en omständighet som eliminerar risken för strömavledning och relaterade negativa händelser. Men förutom de enheter som är designade för att fungera i vätska är det svårt att förånga eller skära vävnad med bipolära instrument.

Elektrisk stimulering av nerv- och muskelceller

Neural- och muskelceller är elektriskt exciterbara, dvs de kan stimuleras av elektrisk ström. Hos mänskliga patienter kan sådan stimulering orsaka akut smärta, muskelspasmer och till och med hjärtstillestånd . Känsligheten hos nerv- och muskelcellerna för elektriska fält beror på de spänningsstyrda jonkanalerna som finns i deras cellmembran . Stimuleringströskeln varierar inte mycket vid låga frekvenser (så kallad rheobase -konstantnivå). Emellertid börjar tröskeln att öka med avtagande varaktighet av en puls (eller en cykel) när den faller under ett karakteristiskt minimum (så kallad kronaxi ). Typiskt kronaxi av neurala celler i intervallet 0,1–10 ms, så känsligheten för elektrisk stimulering (omvänt mot stimuleringströskeln) minskar med ökande frekvens inom kHz-området och över. (Observera att frekvensen för den elektriska växelströmmen är en invers av varaktigheten av en enda cykel). För att minimera effekterna av muskel- och neuralstimulering arbetar elektrokirurgisk utrustning vanligtvis inom radiofrekvensområdet ( RF ) från 100 kHz till 5 MHz.

Drift vid högre frekvenser hjälper också till att minimera mängden väte och syre som genereras av elektrolys av vatten . Detta är särskilt viktigt att tänka på för applikationer i flytande medium i slutna fack, där generering av gasbubblor kan störa proceduren. Till exempel kan bubblor som produceras under en operation inuti ett öga skymma ett synfält. [ citat behövs ]

Vanliga elektrodkonfigurationer för enheter med isolerade kretsar

Det finns flera vanliga elektrodkonfigurationer eller kretstopologier:

Med "bipolära" instrument tillförs strömmen till patienten med hjälp av ett par elektroder av liknande storlek. Till exempel en speciell pincett , med en pinne ansluten till en pol på RF-generatorn och den andra pinn ansluten till den andra polen på generatorn. När en bit vävnad hålls av pincetten, oscillerar den elektriska RF-strömmen med växelpolaritet mellan de två pincettarna, varvid den mellanliggande vävnaden upphettas genom den tidigare beskrivna synkrona oscillationen av intracellulära joner. [ citat behövs ]

I monopolär konfiguration är patienten fäst vid den dispersiva elektroden, en relativt stor metallplatta eller en flexibel metalliserad plastkudde som är ansluten till RF-generatorn eller den elektrokirurgiska enheten (ESU). Kirurgen använder en spetsig eller bladformad elektrod som kallas den "aktiva elektroden" för att få kontakt med vävnaden och utöva en vävnadseffekt - förångning, och dess linjära utbredning kallas elektrokirurgisk skärning, eller kombinationen av uttorkning och proteinkoagulering som används för att täta blodkärlen i syfte att hemostas. Den elektriska strömmen oscillerar mellan den aktiva elektroden och den dispersiva elektroden med hela patienten placerad mellan de två. Eftersom koncentrationen av RF-strömmen minskar med avståndet från den aktiva elektroden, strömtätheten snabbt (kvadratiskt). Eftersom hastigheten för vävnadsuppvärmning är proportionell mot kvadraten på strömtätheten, sker uppvärmningen i ett mycket lokaliserat område, endast nära delen av elektroden, vanligtvis spetsen, nära eller i kontakt med målvävnaden.

På en extremitet som ett finger finns det en begränsad tvärsnittsarea för att sprida strömmen, en omständighet som kan resultera i högre strömtäthet och viss uppvärmning i hela extremitetens volym.

Ett annat bipolärt instrument kännetecknas av att båda elektroderna har samma design, men den dispersiva elektroden är mycket större än den aktiva. Eftersom strömtätheten är högre framför den mindre elektroden, sker uppvärmningen och tillhörande vävnadseffekter endast (eller primärt) framför den aktiva elektroden, och den exakta positionen för den dispersiva elektroden på vävnaden är inte kritisk. Ibland kallas en sådan konfiguration sesquipolär , även om ursprunget till denna term på latin ( sesqui ) betyder ett förhållande på 1,5.

Dedikerade icke-jordade maskiner utan dispersiv elektrod

Huvudartikel: Hyfrecator

Relativt lågeffekts högfrekvent elektrokirurgi kan utföras på polikliniska patienter som är medvetna utan jordade maskiner utan en dispersiv elektrod. Det är möjligt att arbeta vid låga strömmar utan dispersiv elektrod eftersom, vid de medelhöga RF-frekvenser (vanligtvis 100 – 500 kHz) som maskinerna genererar, är självkapacitansen hos patientens kropp (som är mellan patientens kropp och maskinens jord ) tillräckligt stor för att tillåta den resulterande förskjutningsströmmen att fungera som en virtuell "kretskompletteringsväg".

Ett exempel på en sådan maskin kallas en hyfrecator . Denna term började 1940 som Birtcher Corporations varumärke Hyfrecator för " High Fre quency Eradicator " , men tjänar nu allmänt för att beskriva en allmän klass av enelektrod, oisolerade (jordreferens) lågeffekts elektrokirurgiska maskiner avsedda främst för kontorsbruk. En oavsiktlig kretsavslutningsbana genom en jord-jord skapar risken för brännskador på en plats långt borta från sondelektroden, och av denna anledning används enkelelektrodenheter endast på patienter som är medvetna om sådana komplikationer, och endast på noggrant isolerade bord.

I en sådan miljö används hyfrecatorer inte för att skära vävnad, utan för att förstöra relativt små lesioner, och även för att stoppa blödningar i kirurgiska snitt som gjorts av bladinstrument under lokalbedövning.

Elektrokirurgiska metoder

I skärläge berör elektroden vävnaden och tillräckligt hög effekttäthet appliceras för att förånga dess vatteninnehåll. Eftersom vattenånga inte är ledande under normala omständigheter kan elektrisk ström inte flyta genom ångskiktet. Energileverans över förångningströskeln kan fortsätta om tillräckligt hög spänning appliceras (> +/-200 V) för att jonisera ånga och omvandla den till ett ledande plasma. Ånga och fragment av den överhettade vävnaden stöts ut och bildar en krater. Elektrodytor som är avsedda att användas för skärning har ofta en finare tråd eller trådögla, i motsats till ett mer platt blad med en rundad yta. [ citat behövs ]

Koagulering utförs med hjälp av vågformer med lägre medeleffekt, genererar värme otillräcklig för explosiv förångning, men producerar ett termiskt koagulum istället.

Elektrokirurgisk uttorkning inträffar när elektroden vidrör vävnaden som är öppen för luft och mängden genererad värme är lägre än vad som krävs för skärning. Vävnadsytan och en del av vävnaden djupare till sonden torkar ut och bildar ett koagulum (en torr fläck av död vävnad). Denna teknik kan användas för att behandla knölar under huden där minimal skada på hudytan önskas.

I fulgurationsläge hålls elektroden borta från vävnaden, så att när luftgapet mellan elektroden och vävnaden joniseras utvecklas en elektrisk ljusbågsurladdning . I detta tillvägagångssätt är bränningen till vävnaden mer ytlig, eftersom strömmen sprids över vävnadsområdet som är större än elektrodspetsen. Under dessa förhållanden ses ytlig hudförkolning eller förkolning över ett större område än när man arbetar i kontakt med sonden, och denna teknik används därför för mycket ytliga eller utskjutande lesioner såsom hudtaggar. Jonisering av ett luftgap kräver spänning i kV-området.

Förutom de termiska effekterna i vävnad kan det elektriska fältet producera porer i cellmembranen – ett fenomen som kallas elektroporation . Denna effekt kan påverka celler utanför intervallet för termisk skada.

Våtfältelektrokirurgi

Det finns elektrokirurgiska apparater för vått och torrt fält. Våtfältsanordningar fungerar i en saltlösning eller i ett öppet sår. Uppvärmning är ett resultat av en växelström som passerar mellan två elektroder. Uppvärmningen är vanligtvis störst där strömtätheten är högst. Därför är det oftast den minsta eller vassaste elektroden som alstrar mest värme.

Cut/Coag De flesta elektrokirurgiska system i vått fält fungerar i två lägen: "Cut" gör att ett litet område av vävnaden förångas och "Coag" gör att vävnaden "torkar" (i betydelsen av att blödningen stoppas). "Torkade" vävnader dödas (och kommer senare att smälta eller ersättas av fibrotisk vävnad) men de är tillfälligt fysiskt intakta efter elektrokirurgisk applicering. Djupet av vävnadsdöd är vanligtvis några millimeter nära elektrodens kontakt.

Cut Om spänningsnivån är tillräckligt hög kan värmen som genereras skapa en ångficka. Ångfickan når vanligtvis temperaturer på cirka 400 grader Celsius, vilket förångar och exploderar en liten del av mjuk vävnad, vilket resulterar i ett snitt.

Koag När systemet arbetar i "koagläge" är spänningsutgången vanligtvis högre än i klippläge. Vävnad förblir grovt intakt, men celler förstörs vid kontaktpunkten, och mindre kärl förstörs och förseglas, vilket stoppar kapillär och småartär blödning.

Elektrokirurgiska vågformer

Olika vågformer kan användas för olika elektrokirurgiska ingrepp. För skärning används ofta en kontinuerlig sinusvåg med enkel frekvens. Snabb vävnadsuppvärmning leder till explosiv förångning av interstitiell vätska . Om spänningen är tillräckligt hög (> 400 V topp-till-topp) joniseras ånghöljet och bildar ledande plasma . Elektrisk ström fortsätter att flyta från metallelektroden genom den joniserade gasen in i vävnaden. Snabb överhettning av vävnad resulterar i dess förångning, fragmentering och utstötning av fragment, vilket möjliggör vävnadsskärning. Vid tillämpningar av en kontinuerlig våg leder värmediffusionen typiskt till bildandet av en signifikant termisk skadezon vid kanterna av lesionen. Öppen kretsspänning i elektrokirurgiska vågformer ligger vanligtvis i intervallet 300–10 000 V topp-till-topp.

Högre precision kan uppnås med pulsade vågformer. Med hjälp av skurar på flera tiotals mikrosekunders varaktighet kan vävnaden skäras, medan storleken på värmediffusionszonen inte överstiger den cellulära skalan. Värmeackumulering under upprepad applicering av skurar kan också undvikas om tillräcklig fördröjning tillhandahålls mellan skurarna, vilket tillåter vävnaden att svalna. Proportionen mellan ON-tid och OFF-tid kan varieras för att möjliggöra kontroll av uppvärmningshastigheten. En relaterad parameter, arbetscykel , definieras som förhållandet mellan PÅ-tiden och perioden (tiden för en enstaka PÅ-AV-cykel). I terminologin för elektroteknik kallas processen att ändra detta förhållande för att uppnå en genomsnittlig amplitud, istället för att ändra amplituden direkt, pulsbreddsmodulering .

För koagulering sänks medeleffekten vanligtvis under skärningströskeln. Normalt sätts sinusvåg på och av i snabb följd. Den totala effekten är en långsammare uppvärmningsprocess, vilket gör att vävnaden koagulerar. I maskiner med enkla koagulerings-/skärningsläge hörs den lägre arbetscykeln som är typisk för koagulationsläge vanligtvis av örat som en lägre frekvens och en grövre ton än den högre frekvenstonen som är typisk för skärläge med samma utrustning.

Många moderna elektrokirurgiska generatorer tillhandahåller sofistikerade vågformer med effekt justerad i realtid, baserat på förändringar av vävnadsimpedansen.

Förebyggande av oavsiktlig skada

Brännskador

För kirurgiska användningar med hög effekt under anestesi bygger den monopolära modaliteten på en god elektrisk kontakt mellan ett stort område av kroppen (vanligtvis åtminstone hela ryggen på patienten) och returelektroden eller elektroden (även känd som dispersiv dyna eller patientplatta ). Allvarliga brännskador (3:e graden) kan uppstå om kontakten med returelektroden är otillräcklig, eller när en patient kommer i kontakt med metallföremål som fungerar som en oavsiktlig (kapacitativ) läckageväg till jord/jord.

För att förhindra oavsiktliga brännskador rengörs huden och en ledande gel används för att förbättra kontakten med returelektroden. Korrekt elektrisk jordning måste följas i byggnadens elektriska ledningar. Det rekommenderas också att använda en modern ElectroSurgical Unit som inkluderar ett returelektrodövervakningssystem som kontinuerligt testar för tillförlitlig och säker patientkontakt. Dessa system undersöker impedansen hos en delad eller dubbelpads returelektrod och kommer att larma ut, vilket inaktiverar ytterligare generatorutgång i händelse av fel. Tidigare generatorer förlitade sig på returelektroder med enkla kuddar och hade därför ingen möjlighet att verifiera säker patientanslutning. Returelektroder ska alltid ha full kontakt med huden och placeras på samma sida av kroppen och nära den kroppsdel ​​där ingreppet sker.

Om det finns någon metall i patientens kropp, placeras returelektroden på motsatt sida av kroppen från metallen och placeras mellan metallen och operationsstället. Detta förhindrar att ström passerar selektivt genom metall på vägen till returelektroden. Till exempel, för en patient som har genomgått en högersidig höftprotes som är planerad för operation, placeras returelektroden på vänster sida av kroppen på laterala sidan av nedre delen av buken, vilket placerar returelektroden mellan platsen för metallen och operationsstället och på motsatt sida från metallen. Om det finns metall på båda sidor av kroppen, placeras returelektroden mellan metallen och ingreppsstället när det är möjligt. Vanliga placeringar av returelektroder inkluderar laterala delar av de yttre låren, buken, ryggen eller skulderbladen.

Användningen av det bipolära alternativet kräver inte placering av en returelektrod eftersom strömmen bara passerar mellan pinnarna på pincett eller annan bipolär utenhet.

Elektrokirurgi bör endast utföras av en läkare som har fått specifik utbildning inom detta område och som är bekant med de tekniker som används för att förhindra brännskador.

Röktoxicitet

Det har också väckts oro för toxiciteten hos kirurgisk rök som produceras av elektrokirurgi. Detta har visat sig innehålla kemikalier som kan orsaka skada vid inandning av patienter, kirurg eller operationspersonal.

Brandrisk

Elektriska knivar ska inte användas runt brandfarliga ämnen, som alkoholbaserade desinfektionsmedel.

Historia

Utvecklingen av den första kommersiella elektrokirurgiska enheten krediteras till William T. Bovie , som utvecklade den första elektrokirurgiska enheten när han var anställd vid Harvard University . Den första användningen av en elektrokirurgisk generator i ett operationsrum inträffade den 1 oktober 1926 på Peter Bent Brigham Hospital i Boston , Massachusetts . Operationen – borttagning av en massa från en patients huvud – utfördes av Harvey Cushing . Den lågdrivna hyfrecatorn för kontorsbruk introducerades 1940.

Se även

Anteckningar

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Electrosurgery&oldid=1136615362 "