Elektrochirurgické nástroje a principy jejich funkce

Abychom mohli využívat elektrochirurgii bezpečněji, je třeba pochopit základní teorie kauterizace, tj. použití „horkých“ nástrojů k destrukci tkáně.

Vědec William Bovie navázal na principy kauterizace, které znali již staří Egypťané kolem roku 3000 před Kristem. Bovie spolu s neurochirurgem Harvey Cushingem vynalezli elektrochirurgickou jednotku, která mohla být jednoduše použita na operačním sále a mohla spolehlivě řezat a koagulovat tkáň.

Od doby, kdy William Bovie v roce 1920 přístroj poprvé představil, a od roku 1926, kdy byl použit k odstranění mozkového tumoru, prodělal proces elektrochirurgie velkou změnu ve výkonnosti a spolehlivosti, základ teorie jeho použití však zůstal nezměněn.

Jak vlastně tato zařízení, která pokládáme za samozřejmá, fungují? V čem se liší unipolární nebo bipolární zařízení, laser, harmonický skalpel a LigaSure? Abychom mohli odpovědět na tyto otázky, musíme zmínit několik informací o fyziologii buňky a o elektřině.

Zahřívání

Kauterizační zařízení fungují na základě využití tepla a za období od 3000 let před Kristem jsme pouze vyvinuli více sofi stikované způsoby přenosu tepelné energii do lidských tkání. Jakkoli jsou nová zařízení složitá, nelze zastřít skutečnost, že všechna pracují v podstatě na stejném principu: předat přiměřenou energii tkáni, aby došlo k:

tepelnému ohřevu,

buněčné koagulaci,

buněčné desintegraci,

vaporizaci a karbonizaci tkáně.

Když zahřejete buňku nad její fyziologické tepelné rozmezí, začnou se v ní odehrávat změny. Výsledný efekt bude záviset na tom, do jaké míry buňku zahřejete. Zvýšení teploty do 45 °C obvykle nezpůsobí trvalé poškození ani změnu buněčné funkce. V tomto okamžiku mohou buňky ještě regenerovat.

K nevratným změnám dochází při zahřátí nad teplotu 45 °C. V teplotním rozmezí 45–60 °C dochází k denaturaci buněčných proteinů a buňky odumírají.

Jestliže buňku pomalu zahříváme na 90 °C, intracelulární tekutina se pomalu vypařuje a buňka vysychá. Při zahřívání do 100 °C se intracelulární tekutina přeměňuje na páru, buňka se rozpíná a vyvíjí velký tlak na buněčnou membránu. Při prudkém rozpínání dochází k jejímu prasknutí. Toto je hlavní princip funkce všech koagulačních zařízení.

Přenos elektrické energie

Novější elektrochirurgická zařízení fungují na přeměně elektrické energie v tepelnou podle Jouleova zákona:

■ ■ ■ ■ energie = 2. mocnina intenzity proudu* × odpor × čas (* intenzita proudu je dána poměrem proudu a plochou průřezu)

Při aplikaci Jouleova zákona na kauterizační jednotku je třeba počítat se čtyřmi proměnnými:

1. množstvím energie odevzdané tkáni,

2. časem, během něhož dochází k přeměně energie,

3. plochou zasažené tkáně,

4. složením tkáně.

Tři kritéria pro posouzení přístroje

Je logické, že čím více energie dodáme tkáni na co nejmenší plochu, tím větší je účinnost tepla na tkáň. Samozřejmě je důležitý i čas, během něhož dochází k přenosu energie. Například defibrilátor odevzdá energii 400 J pacientovi během zlomku sekundy.

Pětisetwattový laser může vypálit otvor do zdi během nanosekundy, zatímco pětisetwattová žárovka vyzáří to samé množství energie během osmi sekund, ale již ne s tak dramatickým účinkem. Způsob, jakým dochází k přenosu energie, je rozhodujícím faktorem pro dosažení požadovaného efektu během zákroku. Současně může mít tento přenos energie i své vedlejší negativní účinky, jimž se chceme vyhnout.

..............

Komentář

Autor: MUDr. Daniel Struppl

Autor článku popisuje evoluci kauterizačních technik a obšírněji se zabývá fyzikálními principy působení energií v rámci peroperační hemostázy. Příspěvek považuji za významný, zejména pro detailní popis průběhu koagulačních dějů, s nimiž se setkáváme na operačním sále, a které chirurga zajímají spíše z praktického hlediska (tedy jestli to „pálí“, nebo ne). Svým komentářem bych chtěl doplnit autora o některé aspekty praktického využití různých hemostatických metod.

Hemostáza představuje základní podmínku každé operační intervence a vývoj hemostatických modalit těsně souvisí s rozvojem operačních technik v oblastech abdominální, vaginální i endoskopické operativy. V otevřené břišní i vaginální chirurgii se využívá zejména monopolárních technik koagulace. Elektrický obvod je uzavřen od aktivní elektrody – kauteru, přes ošetřovanou tkáň, do návratové elektrody. Moderní generátory monitorují funkci návratové elektrody a zamezují spuštění koagulace při jejím selhání.

V praxi využíváme režimy cut – konstantní průběh proudu vytváří rychle teplo s efektem vaporizace a řezu tkáně. Dále koagulace s intermitentním průběhem pauz mezi proudovými impulsy, kdy pomaleji produkované teplo vytváří koagulum.

Dalším režimem je tzv. blend s proměnným trváním impulsu a pauzy, který umožňuje nastavení řezu s různým podílem koagulačního účinku (blend 1: s minimální koagulací až blend 3: s výraznou koagulací). Modalitou monopolární koagulace je tzv. argon beam enhanced monopolar. Principem je monopolární koagulace v cíleném proudu inertního plynu argonu, který podporuje zvý šení ionizace. Vzniká tak bezdotyková výbojová koagulace s povrchovým efektem. Využívá se zejména ve všeobecné chirurgii při hemostáze pa renchymatózních orgánů. Pro endosko pické využití je nástroj koncipován jako 5mm s možností výsuvného hrotu pro klasickou monopolární koagulaci.

V endoskopické operační léčbě, zejména v době jejího významného rozvoje v 90. letech, byla monopolární elektrochirurgie velmi dostupnou a oblí benou metodou zejména pro variabilitu nástrojů s koagulačním účinkem, kdy tzv. aktivní elektrodou mohly být například branže nůžek, disektor, háček a jiné. Nevýhodou využití monopolárních nástrojů a významným nebezpečím je možnost elektrochirurgického poranění mimo zorné pole endoskopické kamery. K traumatu může vést svedení výboje na druhý nástroj při přímém i nepřímém (přes tkáň) kontaktu s asistenčním nástrojem, dále při porušené izolaci nástroje a dotyku s okolními orgány a popisovány jsou i tzv. kapacitní výboje na principu vzniku kondenzátoru u dříve používaných tzv. hybridních trokarů z kovu a plastu.

Tyto nevýhody a potenciální rizika zcela eliminuje využívání bipolární elektrochirurgie, která se svými modalitami představuje superiorní metodu hemostázy, zejména v gynekologické laparoskopii.

Základním rozdílem je uzavření elektrického obvodu přes ošetřovanou tkáň mezi branžemi koagulačního nástroje. Hemostatický děj tak probíhá striktně cíleně na omezeném prostoru a v zorném poli kamery. V souvislosti s rozvojem operační endoskopie vzniklo nové instrumentárium, generátory i další hemostatické modality, např. plazmakinetická koagulace či harmonický ultrazvukový skalpel, s cílem optimalizace koagulačního děje a zejména s cílem omezení laterálního termického působení na okolní struktury.

Vývoj nástrojů zohledňuje požadavky širokého spektra laparoskopických výkonů a zohledňuje i individuální požadavky v rámci pokročilé laparoskopické chirurgie, kterou představují onkogynekologické výkony, resekční výkony infi ltrativní endometriózy včetně chirurgie rektovaginálního septa a komplikované sanace pooperačních adhezivních procesů. Klasické jednoúčelové bipolární kleště s pružinovou rukojetí jsou nahrazovány víceúčelovými nástroji. Výhody disektoru a koagulačních kleš tí spojuje bipolární disektor, umožňující pevný úchop, trakci i preparaci tkání včetně cílené hemostázy. Dalším multifunkčním nástrojem je bipolar cutting forceps umožňující pevný úchop, koagulaci a protětí tkáně centrálně vedeným břitem. Zde je výhoda spojení koagulace a discize bez výměny nástroje s ušetřením druhého portu pro asistenci. V onkogynekologii se významně využívá bipolární háček – např. při peritoneální discizi, subadventiciální cévní preparaci, lymfadenektomii a koagulaci a disekci ma lých cév.

Bipolární jehla představuje řezací nástroj s proměnnou délkou aktivní části. Výhodou je ostrý řez s hladkými konturami a defi novatelnou hloubkou i lokální koagulace 0–7 mm do hloubky. Nástroj umožňuje intraabdominální morcelaci bez nutnosti dotyku tkáně s okolními strukturami (na rozdíl od monopolárního řezu). Užíváme ji při kolpotomii v rámci TLH hysterektomie, při sanaci endometriózy či myomektomii. Bipolární jehla 50mm je nástroj tvořený dvojicí jehel umožňujících koagulaci cévního zásobení na spo dině myomu před enukleací nebo při myolýze.

Bipolární nůžky jsou subtilním nástrojem užívaným spíše pro adheziolýzu či cílenou disekci jemných struktur.

Ve výčtu technik elektrochirurgie zmiňuje autor i LigaSure. Tento systém představuje modalitu bipolární koagulace s kontinuálním snímáním impedance tkáně a cyklickým průběhem koagulace. Dalším faktorem, který se podílí na optimalizaci koagulace, je defi novaný přítlak kleští ke tkáni daný jejich aretací. Tyto dva faktory výrazně omezují laterální termické šíření a umožňují koagulaci cév až do 7 mm.

Další modalitou na bázi bipolární technologie je plazmakinetická koagulace představující multifunkční hemostatický systém s optimalizací koagulačního účinku pulsním principem. Kontinuální snímání impedance tkáně umožňuje aktuálně měnit intenzitu energie dodávané do tkáně dle stupně koagulace s efektem minimálního termického šíření. Systém je kompatibilní s multifunkčním instrumentáriem: cutting forceps, disektor, jehla či háček. Nově obsahuje i tzv. spatulu – řezací a koagulační nástroj s elektrodami na oploštělém hrotu. Nástroj se užívá při kolpotomii u TLH, morcelaci myomů, plošné koagulaci i při preparaci tkání.

Společnými charakteristikami všech moderních elektrochirurgických systémů a instrumentária je důraz na bezpečnost pro pacienta. Generátory mají vícenásobné bezpečnostní jištění, permanentně hodnotí průběh koagulačního děje a upravují charakteristiku dodávané energie. Intrumentárium je vyvíjeno s ohledem na ergonomické požadavky a vyžadované spektrum výkonů.

Rozhodujícím faktorem pro bezpečnost pacienta zůstává adekvátní použití elektrochirurgie operatérem. V gynekologické laparoskopii je zcela nezbytná exaktní anatomická znalost a peroperační identifi kace pánevních intra- a retroperitoneálních struktur v blízkosti elektrochirurgické intervence. Nezbytné je zajištění optimální viditelnosti v operačním poli.

V souladu s autorem článku považuji z hlediska prevence elektrochirurgických poranění za významné pochopení problematiky elektrochirurgie a znalost použití jejích modalit v souvislosti s aktuálním operačním nálezem.

Plnou verzi článku najdete v: Gynekologie po promoci 1/2008, strana 48

Zdroj: