Ультразвуковые хирургические инструменты

Рабочая часть ультразвукового хирургического ножа имеет традиционную форму лезвия скальпеля, соединенного волноводом с пьезоэлектрическим или магнитострикционным преобразователем. Рабочая часть может иметь и другую форму в соответствии с требованиями выполняемой операции. Амплитуда колебаний режущей кромки в зависимости от поставленной задачи может быть изменения от 1 до 350 мкм, а частота выбирается в диапазоне 200…100 кГц. Как известно, трение покоя больше трения скольжения, поэтому трение между двумя поверхностями уменьшается, если одна из них совершает колебательные движения. Именно поэтому работа с ультразвуковым инструментом требует от хирурга меньше усилий.

Характер разрушения тканей под действием ультразвукового хирургического инструмента зависит от строения его рабочей части, амплитуды и направленности колебаний, Зависит он и от упруго вязких свойств и степени однородности ткани.

При рассечении мягких тканей ультразвуковым ножом, лезвие которого совершает продольные ультразвуковые колебания, взаимодействует с тканью лишь кромка лезвия, обеспечивая процесс микрорезания, существенно усиливая режущие свойства инструмента. Кроме того, у кромки лезвия колеблющегося инструмента выделяется теплота, локально повышающая температуру ткани и обусловливающая гемостатичекий эффект в результате термокоагуляции крови.

Так применение ультразвукового скальпеля, амплитуда колебаний, кромки которого лежит в интервале 15…22 мкм при частоте 44кГц примерно в 6-8 раз уменьшает кровотечение из мелких и средних сосудов, в 4-6 раз снижает усилие резания, а также существенно облегчает строго послойное разделение кожи, подкожной жировой клетчатки и хрящевых тканей. Очевидно, что если на инструмент наложены лишь продольные колебания, то его воздействие на стенки раневого канала минимально.

Для разрушения некоторых патологических образований используют специальные волноводы – дезинтеграторы, рабочий конец которых помимо продольных совершает и поперечные колебания. Такие инструменты оказывают существенное влияние на окружающие ткани и по мере введения инструмента разрушают их.

Ультразвуковые инструменты обладают явными преимуществами перед механическими, т.к. они не прилипают к ткани и поверхности раневого канала, и перед лазерными, т.к. они все-таки передают хирургу величину требуемого усилия при рассечении ткани.

При использовании ультразвукового хирургического инструмента наряду с гемостатичеким наблюдается и бактерицидный или бактериостатический эффект.

Бактерицидный эффект позволяет использовать простую и оригинальную методику само стерилизации хирургического инструмента. Рабочую часть инструмента опускают в раствор дезинфектанта и включают генератор. Ультразвуковые колебания вызывают интенсивные микротечения жидкости вблизи инструмента, очищающие его поверхность. Кроме того, ультразвук повышает проницаемость мембран бактерий к дезинфектанту, что позволяет на порядок снизить его концентрацию в растворе. Бактерицидный эффект наблюдается даже при помещении активированного инструмента в дистиллированную воду на 1-2 мин.

На практике для стерилизации ультразвуковой инструмент, колеблющийся с максимальной амплитудой опускают на несколько секунд в раствор перекиси водорода.

Способность ультразвука относительно большой интенсивности разрушать клетки тканей, эмульгировать жир, снижать эффективную вязкость вещества используется в липосакции – вакуумном удалении подкожного жира после его ультразвуковой дезинтеграции. Этот метод сегодня особенно популярен при проведении хирургической коррекции фигуры. Последние исследования показал, что дезинтегрированный ультразвуком подкожный жир вовсе необязательно удалять искусственно. Он сам в течение нескольких дней всасывается в кровь и выводится естественным путем.

Одновременно ультразвуковое воздействие подтягивает кожу, делая ее более гладкой и эластичной.

Ультразвуковые колебания хирургического инструмента даже при относительно малых амплитудах вызывают увеличение проницаемости клеточных мембран тканей, что приводит увеличению скорости диффузии антибиотиков и других веществ в мягкие и костные ткани.

Цианокрилат и некоторые другие клеи используют в хирургии для склеивания резаных ран, герметизации швов и в ряде других случает.

Между пленкой клея и тканью начинают размножаться болезнетворные микробы, вызывая раздражение, нагноение и иные патологические изменения. Воздействие низкочастотного ультразвука на клей способствует его внедрению в ткань и подавлению микрофлоры. Кроме того, ультразвук ускоряет полимеризацию клея, и соединение получается прочным. Метод склеивания мягких и костных тканей в ультразвуковом поле получил название ультразвуковой сварки - разработка МВТУ им. Н. Э. Баумана.

Бактерицидный эффект ультразвукового воздействия в настоящее время применяется и для санитарной обработки полостей и ран. Для санации полостей в организме или глубоких ран их заполняют раствором антибиотика и погружают в раствор ультразвуковой инструмент, рабочая часть которого представляет собой цилиндрический волновод диаметром 3-5 мм. (7гб). Для предотвращения травмирования закрытых слизистых полостей рабочий конец волновода ограждают экраном в виде крупноячеистой сетки.

Под влиянием колеблющегося ультразвукового инструмента, введенного в раствор, в нем возникают неустойчивые кавитационные полости. Пульсации и схлопывания этих полостей приводят к появлению энергичных микротечений и ударных волн. Эта совокупность кавитационных эффектов обеспечивает смыв с поверхности отмерших частиц тканей, фибринозных и других отложений, а также клеток болезнетворных организмов. Часть микроорганизмов погибает в кавитирующей жидкости, часть гибнет под действием антибиотиков.

Для получения в ограниченном объеме интенсивностей ультразвука более 10 Вт/см² производят его фокусирование, при помощи излучателей с вогнутой поверхностью, ультразвуковых линз, или распределенных систем из нескольких отдельных излучателей с пересекающимися диаграммами направленности.

Фокусированный ультразвук применяется в экспериментальной медицине для торможения опухолевого роста как доброкачественного, так и злокачественного. Клетки опухолевых тканей разрушаются быстрее здоровых, что подтверждается гистологическими исследованиями. Через несколько дней после воздействия опухоли, как правило, размягчаются и уменьшаются в размерах. Ни роста опухоли, ни метастазирования не наблюдается. Следует, правда, отметить, что разрушение больших объемов опухолевых тканей частот приводит к летальному исходу в результате интоксикации организма продуктами тканевого распада.