Стернотом-коагулятор
Изобретение относится к медицине, в частности к электрохирургическим инструментам для проведения операций на костных тканях с одновременным их рассечением и коагуляцией. Предлагаемый стернотом-коагулятор имеет пилящее полотно, приводимое в движение двигателем и совершающее возвратно-поступательные движения. Пилящее полотно снабжено защитным направляющим элементом и включает в себя диэлектрическое основание, диэлектрический ограничивающий наконечник и заключенную между ними металлическую пластину, подключенную к высокочастотному источнику питания, а другой вывод этого источника подключен к пилящему полотну. При этом в качестве рабочих электродов стернотома-коагулятора выступают металлическая пластина и пилящее полотно, между которыми подается высокочастотное напряжение от источника питания. Технический результат настоящего изобретения заключается: в обеспечении быстрого и эффективного коагулирующего эффекта на кровоточащих поверхностях, непосредственно в момент рассечения костной ткани и существенного снижения за счет этого объема кровопотери; а так же в обеспечении антисептического и асептического эффекта, присущего электрохирургическим аппаратам, в уменьшение общего времени проведения хирургического вмешательства на костных тканях, что в результате приводит к снижению риска возникновения возможных послеоперационных осложнений.
Изобретение относится к медицине, в частности, к электрохирургическим инструментам и предназначено для одновременного рассечения и коагуляции костных тканей при выполнении оперативных вмешательств.
В настоящее время обработка костных тканей осуществляется механическими или электромеханическими, способами. В частности, используются осцилляторные или циркулярные пилы, остеотомы, стернотомы, классическая пила Джигли (Патент США 
5340129, Островерхов Г.Е., Лубоцкий Д.Н., Бомош Ю.М. Курс оперативной хирургии и топографической анатомии, "Медгиз", - 1963, - Москва), универсальные устройства для обработки костных тканей (например, патент SU A1, 1727796, кл. А61В 17/16, 1992, патент RU C1, 2007135, кл. А61В 17/16, 1994, патент RU C1, 2082332 A61B 17/16, 1997).
Все эти устройства удобны в применении и широко используются, однако обладают существенным недостатком, присущем большинству инструментов для хирургического вмешательства. В процессе операции происходят большие кровопотери, которые могут приводить к необходимости переливания крови и, кроме того, резко удлиняют время операционного вмешательства, затрачиваемое на остановку кровоизлияния, что может привести к ошибкам и к послеоперационным осложнениям.
Существует широкий ряд электрохирургических аппаратов, способных осуществлять одновременное рассечение и коагуляцию мягких тканей организма. Один из них, биполярный холодноплазменный электрохирургический аппарат для прецизионного рассечения и абляции, а также коагуляции мягких и хрящевых тканей, разработанный ArthroCare Corporation (патент США, 5697536, 1997), в котором воздействие на мягкие ткани осуществляется плазмой 100 кГц разряда, инициируемого в изотоническом физиологическом растворе, подаваемом в область проведения операции,. Однако данный метод не применим для рассечения костной ткани.
Общим недостатком электрохирургических аппаратов и способов является невозможность одновременного рассечения и коагуляции костных тканей.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков и взятым за прототип является стернотом (патент США 5340129, приоритет от 23.09.1994 г.) для проведения операций на костных тканях, в том числе, и на грудине. Устройство состоит из рукоятки, корпуса стернотома, в котором расположен двигатель, обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение пилящего полотна, собственно пилящего полотна, один конец которого соединен с валом, обеспечивающим передачу пилящему полотну возвратно-поступательного движения от двигателя с целью обеспечения резки, а другой режущий конец пилящего полотна находится в пазе наконечника ограничителя направляющего элемента. Направляющий элемент и все его составляющие выполнены из металла, и он прикреплен к металлическому корпусу стернотома. Функция ограничителя состоит в защите мягких тканей и внутренних органов пациента при проведении операции стернотомии от повреждения торцом пилящего полотна и предотвращении изгибания и поломки пилящего полотна при проведении разреза кости.
Недостатком устройства, взятого за прототип изобретения, являются большие кровопотери в процессе операции, поскольку коагуляция сосудов - отсутствует.
Таким образом, задачей изобретения является создание устройства, позволяющего одновременно проводить рассечение и коагуляцию сосудов костных тканей.
Технический результат настоящего изобретения заключается:
- в обеспечении быстрого и эффективного коагулирующего эффекта на кровоточащих поверхностях непосредственно в момент рассечения костных тканей и существенного снижения за счет этого кровопотери;
- в обеспечении антисептического и асептического эффекта, присущего электрохирургическим аппаратам;
- в снижении общего времени проведения операции на костных тканях, что снижает риск послеоперационных осложнений;
- в простоте аппаратной реализации.
Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве стернотоме, содержащем пилящее полотно, совершающее возвратно-поступательные движения, задаваемые двигателем, которое снабжено защитным направляющим элементом, согласно изобретению, защитный направляющий элемент пилящего полотна включает в себя диэлектрическое основание, диэлектрический ограничивающий наконечник и заключенную между ними металлическую пластину, выполняющую функцию электрода-коагулятора, подключенную к высокочастотному источнику питания, а другой вывод этого источника подключен к пилящему полотну.
В качестве рабочих электродов коагулятора выступают пилящее полотно и собственно электрод-коагулятор, находящиеся в контакте с разрезаемыми тканями. Направляющий элемент включает в себя диэлектрическое основание, которое обеспечивает его крепление на корпусе стернотома-коагулятора и одновременно электрическую изоляцию электрода-коагулятора от корпуса. На конце электрода коагулятора закреплен диэлектрический наконечник ограничитель, в паз которого входит конец пилящего полотна, а сам наконечник обеспечивает электрическую изоляцию электрода-коагулятора от пилящего полотна. Пилящее полотно так же электрически изолировано от корпуса стернотома и между ним и электродом коагулятором прикладывается переменное электрическое напряжение с параметрами, достаточными для осуществления эффективной коагуляции непосредственно в процессе резки.
Таким образом, можно получить высокую скорость резки при низком уровне кровопотери. Устройство может быть применено как с электромеханическим так и с пневмомеханическим двигателем инструмента для хирургической резки костных тканей. Поскольку используется переменное высокочастотное напряжение, а выводы генератора изолированы, полярность электродов не имеет значения, но один из электродов должен быть заземлен.
Суть изобретения поясняется из далее приведенного описания и приложенных к нему рисунков и фотографии.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства позволяющего одновременно проводить рассечение и коагуляцию костных тканей.
На фиг.2 приведена фотография пилящего полотна и направляющего элемента стернотома используемого для экспериментальной проверки функционирования изобретения.
На фиг.3 приведены последовательно от А) до В) фотографии проведения операции рассечения грудины у собак с использованием настоящего стернотома-коагулятора.
Протокол операции, подтверждающей успешное применение изобретения на практике приведен далее в тексте.
Конструкция предлагаемого стернотома-коагулятора включает в себя следующие, существенные для настоящего изобретения, элементы, представленные на фиг.1:
1 - пилящее полотно электрически изолированного от корпуса стернотома;
2 - высокочастотный источник питания с двумя изолированными выводами;
3 - диэлектрическое основание направляющего элемента;
4 - коагуляционный электрод, представляющего собой пластину из нержавеющей стали шириной 8 мм и толщиной 1,5 мм, и предназначеный, с одной стороны, для крепления ограничительной диэлектрического ограничительного наконечника 5, скользящего при резании по задней поверхности грудины и предохраняющего от повреждения нижележащие ткани, а с другой стороны, для коагуляция мягких и костных тканей, находящихся в области разреза при приложении между этим электродом 4 и пиляжем полотном 1 напряжения от источника питания 2;
5 - диэлектрический ограничивающий наконечник направляющего устройства;
6 - ножная педаль для управления высокочастотным источником питания.
Предлагаемое в настоящем изобретении устройство функционирует следующим способом:
Производится подготовка операционного поля для проведения операции по рассечению грудины и рассечение мягких тканей обычным способом (фотография А, фиг.3). Стренотом-коагулятор (фотография фиг.2) вводится в разрез (фотография Б, фиг.3). Один из двух электрических выводов высокочастотного генератора 2 присоединяется к электроду-коагулятору направляющего устройства 4, а другой - к пилящему полотну 1. Полярность электродов не имеет значения, так как используется переменное высокочастотное напряжение, а выводы генератора изолированы. Включается высокочастотный генератор 2, и выставляются необходимые электрические параметры коагуляции, исходя из требований операционной методики. На электроды 1 и 4 подается сигнал с частотой 100 кГц и пиковым напряжением в пределах от 70 до 300 В и начинается процесс рассечения грудины стернотомом-коагулятором. Управление высокочастотным источником питания в момент проведения операции осуществляется ножной педалью 6. Электрический ток замыкается между пилящим полотном 1 и электродом-коагулятором 4, и, в результате, происходит нагрев и коагуляция всех тканей, находящихся в области разреза. Токопроводящей средой может являться кровь, выделяющаяся в месте разреза или изотонический физиологический раствор, который, в некоторых случаях, может подаваться в область проведения операции.
Предлагаемый способ проведения хирургических операций на костных тканях с одновременным рассечением и коагуляцией прошел экспериментальную проверку при проведении операции стернотомии в Учереждении Российской Академии Медицинских Наук (РАМН) Научном Исследовательском Институте Кардиологии Томского научного центра Сибирского отделения РАМН (гор. Томск). Хирургические вмешательства осуществлялись на экспериментальных животных (собаки). При осуществлении экспериментальной проверки в качестве электромеханической пилы использовался стернотом марки «Stryker», в качестве высокочастотного источника питания использовался биполярный высокочастотный генератор переменного напряжения «Atlas» фирмы ArthroCare Corporation. Результаты экспериментальной проверки отражены в протоколе эксперимента.
Протокол эксперимента
Дата: 27.03.2010 г. Начало 10:00 Окончание 15:30
Кличка: «Лютый»
Объект: собака. Пол: мужской. Вес: 26 кг. Длина: 90 см. Рост в холке: 45 см
Окрас: рыжий - черный
Операция 1: Срединная стернотомия посредством устройства позволяющего одновременно проводить рассечение и коагуляцию костных тканей.
Хирургическая бригада: Кузнецов М.С., Панфилов Д.С.
Операционная сестра: Щербакова Д.
Анестезиолог: Жихарева 3.
Премедикация:
Sol. Atropini sulf. 0,1% - 1,0
Sol. Dimedroli 1% - 1,0
Sol. Analgini 50% - 2,0
Sol. Calipsoli 5% - 1,0 в/м в 11 ч. 10 мин
Анестезия: Общая внутривенная в сочетании с ИВЛ. Sol. Propafoli 5,0 Внутривенно Sol. Arduani - 1 мг, интубация трахеи.
Описание операции 1
Операционное поле дважды обработано раствором кутасепта. Срединная стернотомия: послойно рассечены кожа, подкожная жировая клетчатка, фасция. Прошиты, перевязаны, межреберные артерии. Выполнена продольная стернотомия с использованием устройства позволяющего одновременно проводить рассечение и коагуляцию костных тканей (рис.3). Дополнительный гемостаз с использование инородных материалов (медицинский воск) не проводился. Выполнено сопоставление участков грудины при помощи «Z-образного» металлоостеосинтеза проволочной лигатурой 7 в месте ее рассечения. Послойное ушивание операционной раны. Операция закончена в 12.35. Экстубация в 15.20.
По окончании операции введены внутримышечно: Bicyllini-5 - 600000 ED, Sol. Analgini 50% - 2 ml, Sol. Dimedroli 1% - 1 ml; внутривенно Sol. Cordiamini 2 ml.
Назначения: не кормить 1 сутки.
Ранний послеоперационный период: без особенностей.
Дата: 28.04.2010 г.
Общее состояние: Состояние ближе к удовлетворительному. Аппетит сохранен.
Назначения: Sol. Dimedroli 1% - 1 ml. Sol. Analgini 50% - 2 ml Bicyllini-5 - 600000 ED внутримышечно
Дата: 03.04.2010 г.
Общее состояние: Состояние удовлетворительное. Аппетит сохранен.
Осложнений со стороны послеоперационной раны не выявлено.
Назначения: Sol. Dimedroli 1% - 1 ml. Sol. Analgini 50% - 2 ml Bicyllini-5 - 600000 ED внутримышечно.
Операция 2: Забор фрагментов грудины в месте выполнения стернотомии.
Хирургическая бригада: Кузнецов М.С., Панфилов Д.С.
Операционная сестра: Щербакова Д.
Анестезиолог: Жихарева 3.
Премедикация:
Sol.Atropini suli.0,1% - 1,0.
Sol. Dimedroli 1% - 1,0.
Sol. Analgini 50% - 2,0.
Sol. Calipsoli 5% -1,0 в/м в 11 ч. 00 мин.
Анестезия: Общая внутривенная в сочетании с ИВЛ. Sol. Propafoli 5,0.
Внутривенно Sol. Arduani - 1 мг, интубация трахеи.
Описание операции 2
Операционное поле дважды обработано раствором кутасепта. Послеоперационный рубец иссечен. Выполнен доступ к грудине. Грудина стабильна, отмечена полная консолидация костной ткани в месте проведения стенотомии. Проволочные лигатуры удалены. Выполнен забор фрагментов грудины вместе стернотомии. В местах забора фрагментов грудины проведен гемостаз. Послойное ушивание операционной раны. Операция закончена в 12.30. Экстубацияв13.30.
По окончании операции введены внутримышечно: Bicyllini-5 - 600000 ED, Sol. Analgini 50% - 2 ml, Sol. Dimedroli 1% - 1 ml; внутривенно Sol. Cordiamini 2 ml.
Назначения: не кормить 1 сутки.
Ранний послеоперационный период: без особенностей.
Дата: 16.05.2010 г.
Общее состояние: Состояние ближе к удовлетворительному. Аппетит сохранен.
Назначения: Sol. Dimedroli 1% - 1 ml. Sol. Analgini 50% - 2 ml Bicyllini-5 - 600000 ED внутримышечно
Швы с кожи удалены на 5 сутки. Осложнений со стороны послеоперационной раны не выявлены. Состояние удовлетворительное. Аппетит сохранен. Физиологические отправления в норме.
Анализ полученных результатов с применением представленного в настоящем изобретении стернотома-коагулятора показал ряд преимуществ перед традиционными методами оперативного вмешательства. Так, при одновременном рассечении тканей и коагуляции остановка кровотечения происходит почти сразу в момент разреза, что обеспечивает хороший гемостаз и минимальный объем периоперационной кровопотери, примерно в 10-15 раз меньше, чем при использовании только обычной механической пилы, а также обеспечивается хороший антисептический и асептический эффект. Кроме этого, отсутствует необходимость использовать для остановки кровотечений из губчатого вещества костной ткани инородных материалов, таких как медицинский воск и уменьшается общее время выполнения операции. Все это, в своей совокупности, способствует снижению риска послеоперационных осложнений и оказывает положительное влияние на отдаленные результаты операции.
Стернотом-коагулятор с пилящим полотном, совершающим возвратно-поступательные движения, задаваемые двигателем, которое снабжено защитным направляющим элементом, отличающийся тем, что защитный направляющий элемент пилящего полотна включает в себя диэлектрическое основание, диэлектрический ограничивающий наконечник и заключенную между ними металлическую пластину - электрод-коагулятор, подключенную к высокочастотному источнику питания с частотой 100 кГц и пиковым напряжением от 70 до 300 В, а другой вывод этого источника подключен к пилящему полотну.
