Elektrochirurgia – najnowsze urządzenia wykorzystujące energię elektryczną

uzyskiwania kwalifikacji pozwalających operować za pomocą urządzeń oddziałujących na tkanki energią elektryczną.

Do zapamiętania

• Zrozumienie zasad oddziaływania narzędzi elektrochirurgicznych na tkanki jest konieczne dla ich bezpiecznego stosowania.
• Nowe narzędzia chirurgiczne ułatwiają pracę operującego ginekologa, ale nie zastąpią treningu, wiedzy i doświadczenia.

Większość szkoleń w zakresie stosowania nowych urządzeń chirurgicznych jest organizowanych przez producentów i dystrybutorów sprzętu. Podczas szkolenia rezydenckiego w większości przypadków nauka ogranicza się do obserwowania tego, co robi starszy rezydent i operator. Zrozumienie tego, jak urządzenia elektrochirurgiczne oddziałują na tkanki, ma podstawowe znaczenie dla ich bezpiecznego stosowania.

Zrozumienie działania prądu podczas cięcia, koagulacji i trybu mieszanego

Oddziaływanie urządzeń elektrochirurgicznych na tkanki polega na wytwarzaniu energii cieplnej. W rzeczywistości w ten sposób działają wszystkie współcześnie stosowane urządzenia elektrochirurgiczne, także te wykorzystujące ultradźwięki, energię lasera i plazmę.

W elektrochirurgii energia cieplna powstaje w momencie, gdy elektrony przepływające przez tkankę napotykają opór. Zjawisko to określa się mianem grzania oporowego. ¹ Jeśli wysoka temperatura pojawia się szybko, dochodzi do zagotowania się wody w przestrzeni wewnątrzkomórkowej. Zwiększone ciśnienie wewnątrz komórki prowadzi do rozerwania jej ściany. W następstwie niszczenia komórek dochodzi do przecięcia tkanki. Ciepło ulega gwałtownemu rozproszeniu w postaci pary wodnej lub plazmy, dzięki czemu sąsiadujące tkanki są tylko w minimalnym stopniu narażone na oddziaływanie temperatury.

Podczas stosowania urządzeń monopolarnych w elektrochirurgii najlepsze warunki do grzania oporowego powstają podczas pracy w trybie „czystego cięcia”. W tym trybie energia jest przenoszona w sposób ciągły i charakteryzuje się dużym natężeniem i niskim napięciem. Z kolei w „trybie koagulacji”, prąd jest zmienny, a w rzeczywistości przepływa tylko przez 6% czasu działania urządzenia. Taki przerywany tryb przenoszenia energii prowadzi do powstania niższych temperatur w obrębie tkanek, co prowadzi do denaturacji białek i powstania skrzepu.

W porównaniu z czystym prądem cięcia energia, jaką charakteryzuje się prąd koagulujący, ma małe natężenie i wysokie napięcie. Przy wysokim napięciu powstająca energia cieplna może penetrować do głębszych warstw tkanek. W związku z tym, mimo niższych temperatur powstających w tkankach na skutek oddziaływania prądu koagulacji, większe napięcie może spowodować znacznie wyższe i potencjalnie nierozpoznane rozgrzanie sąsiadujących tkanek.

Zrozumienie tej podstawowej różnicy ma decydujące znaczenie dla operującego ginekologa, szczególnie dlatego, że nazwy przypisane do omawianych trybów wskazują na inne efekty kliniczne ich działania. Słowo „cięcie” brzmi groźniej niż słowo „koagulacja”, ale prawdopodobnie prąd cięcia jest znacznie bezpieczniejszy w sytuacji, gdy chcemy uniknąć rozgrzewania sąsiadujących tkanek.

W nowoczesnych generatorach elektrochirurgicznych (electrosurgical units, ESU) wprowadzono rozwiązania ograniczające problemy związane z napięciem, tworząc urządzenia adaptacyjne. ² Tego rodzaju ESU mają możliwość rozpoznania oporności tkanki, z którą styka się końcówka elektrody, i przekazania tych informacji z powrotem do generatora prądu. Następnie ESU dopasowuje swoje wewnętrzne algorytmy, co zapewnia zniwelowanie skoków napięcia i utrzymuje stałe wartości prądu wyjściowego. Pozwala to operatorowi na uzyskanie takiego samego efektu klinicznego przy mniejszej mocy niż wymagana przez generatory.

Podobnie jak w przypadku leków, stosowanie mniejszej „dawki” prądu w jak najkrótszym czasie pozwala operować urządzeniami elektrochirurgicznymi z zachowaniem największego bezpieczeństwa.

Nowe technologie generowania prądu

Poza standardowymi trybami „cięcia”, „koagulacji” i „mieszanym” jeden z producentów wykorzystał technologię adaptacyjną do opracowania nowego trybu pracy generatora.

W trybie Valleylab powstaje prąd modulowany, który początkowo ma charakter koagulacji, co odróżnia go od „prądu mieszanego”, który jest modulowanym prądem cięcia. Dzięki właściwościom adaptacyjnym ESU napięcie w nowym trybie pracy jest kontrolowane, co zmniejsza pociąganie tkanek w porównaniu z czystym prądem koagulacji, ale jednocześnie poprawia hemostazę w stosunku do czystego prądu cięcia.

Operatorzy przyzwyczajeni do końcówek elektrochirurgicznych wyposażonych tylko w dwa przyciski (żółty dla cięcia i niebieski dla koagulacji) mogą teraz korzystać z trzeciego przycisku, który włącza tryb Valleylab.

Zmienne kontrolowane przez operatora

Wybór koloru przycisku lub pedału, to tylko jeden ze sposobów, w jaki operator może decydować o tym, jak narzędzia elektrochirurgiczne działają na poziomie tkanki. Inne zmienne to wielkość i kształt elektrody, kontakt z tkanką w czasie oddziaływania energią i czas działania energii.

Wpływ energii na tkanki różni się znacznie w zależności od tego, jaką elektrodę stosuje operator, czy np. stosuje elektrodę w kształcie igły, czy elektrodę kulistą. W przypadku tej pierwszej elektrony koncentrują się na czubku igły i w momencie ich uwolnienia dochodzi do gwałtownego wytworzenia ciepła i rozcięcia tkanki. Przy tych samych ustawieniach mocy i zastosowaniu elektrody kulistej bardziej prawdopodobne jest odparowanie tkanki niż jej rozcięcie, ponieważ elektrony są rozmieszczone równomiernie na powierzchni kuli.

Jeśli operator przemieszcza narzędzie szybko, dochodzi do płytszej penetracji tkanek niż w przypadku, gdy trzyma narzędzie w jednym miejscu lub porusza nim wolno. Jak widać, operator kontroluje wiele elementów, które mogą wpływać na to, jaki efekt ujrzy na poziomie tkanki w czasie operacji z użyciem monopolarnych narzędzi elektrochirurgicznych.

Uszkodzenie termiczne

Na podstawie badań ankietowych uzyskano informację, że nawet 18% operatorów miało do czynienia z powikłaniem w postaci urazu termicznego w czasie operacji laparoskopowych. ^{3, 4} Znaczna część trzonu typowego laparoskopowego narzędzia elektrochirurgicznego nie jest widoczna na monitorze w czasie operacji, co stwarza zagrożenie nierozpoznania uszkodzenia, do którego dochodzi w czasie operacji. Nieszczelna izolacja narzędzia oraz sprzężenie bezpośrednie i sprzężenie pojemnościowe mogą prowadzić do powstania oparzeń spowodowanych przebiciem prądu. Wszystkie te zjawiska występują częściej w czasie stosowania prądu o wysokim napięciu (prąd koagulacji). ¹

Gdy materiał izolujący (np. pokrycie trzonu narzędzia) oddziela 2 przewodniki (np. metalowy przewodnik wewnątrz trzonu narzędzia i metalowy trokar) tworzy się kondensator. Jeśli w tak powstałym kondensatorze zgromadzi się wystarczająca ilość energii, może dojść do jego spontanicznego rozładowania się. Może się do tego przyczynić również „aktywacja w powietrzu”. Oznacza ona sytuację, w której zostanie naciśnięty przycisk lub pedał, zanim koniec elektrody znajdzie się w pobliżu docelowej tkanki. Wówczas dochodzi do nagromadzenia elektronów wzdłuż powierzchni elektrody, co może doprowadzić do naładowania kondensatora do poziomu, w którym energia uwolni się do otaczających tkanek, powodując ich uszkodzenie.

Rycina 1. Urządzenie monitorujące elektrodę aktywną.

Trudniejsze do przewidzenia jest uszkodzenie izolacji narzędzia, które jest najczęstszą przyczyną powstania urazu termicznego w czasie stosowania narzędzi elektrochirurgicznych. ⁴ Montero i wsp. wykryli nieszczelność izolacji 19% narzędzi wielokrotnego użytku i 3% narzędzi jednorazowych stosowanych podczas cholecystektomii w 4 szpitalach. ⁵

Opracowano technologię monitorowania elektrody aktywnej (active electrode monitoring, AEM) w celu wykrycia zarówno nieszczelności izolacji, jak i sprzężenia pojemnościowego. Dzięki połączeniu warstwy przewodzącej zamocowanej współosiowo w trzonie narzędzia i podłączeniu jej do monitora AEM system jest w stanie wykryć nieszczelność izolacji i wyłączyć ESU przed wyzwoleniem energii (ryc. 1).

Zdolności adaptacyjne, jakie posiadają współcześnie stosowane ESU dzięki zmniejszeniu potencjalnych skoków napięcia, zredukowały do minimum, ale nie wyeliminowały ryzyka sprzężenia pojemnościowego, ponieważ ich działanie jest bezpieczne tylko w sytuacji, gdy izolacja jest nieuszkodzona.

Instytucje rządowe są coraz bardziej zainteresowane zmniejszeniem liczby powikłań, może zatem również zwiększyć się zainteresowanie jak największym ograniczeniem ryzyka. Spowoduje to zwiększenie zainteresowania technologiami, takimi jak AEM, które są obecnie dostępne, ale nie są jeszcze dobrze znane ze względu na niewystarczającą dystrybucję.

Sposoby ograniczenia ryzyka urazów spowodowanych przebiciami energii elektrycznej z urządzeń monopolarnych polegają na używaniu trybu o niskim napięciu (tryb cięcia), zmniejszeniu ustawień mocy, unikaniu aktywacji urządzenia w powietrzu i stosowaniu narzędzi AEM.

Narzędzia bipolarne vs monopolarne

 

Rycina 2. Platforma Thunderbeat.

Rycina 3. LigaSure Advance.

Rycina 4. Caiman 12 Plus.

Ogólnie gdy stosuje się bipolarne narzędzia elektrochirurgiczne, ryzyko nierozpoznanego urazu termicznego jest mniejsze, ale nie zostaje całkowicie wyeliminowane. Podczas stosowania tradycyjnego narzędzia bipolarnego typu Kleppingera dochodzi do znacznego rozprzestrzeniania się energii do sąsiadujących tkanek. W rzeczywistości jest to efekt oczekiwany przez operatora w czasie laparoskopowego zabiegu ubezpłodnienia polegającego na przepaleniu jajowodów elektronarzędziem. Jednak rozprzestrzenianie się temperatury w tkankach może być niekorzystne wówczas, gdy używa się elektronarzędzia do zamykania naczyń macicznych w okolicy sąsiadującej z moczowodem.

W nowej generacji narzędzi bipolarnych zamykających i przecinających naczynia zastosowano technologię adaptacyjną dostępną w dzisiejszych ESU, aby dostarczać w sposób kontrolowany energię o niskim napięciu, która w minimalnym stopniu rozprzestrzenia się na sąsiadujące tkanki. Obecnie w Stanach Zjednoczonych dostępne są urządzenia bipolarne o zaawansowanej technologii, takie jak PlamaKinetics System, LigaSure, EnSeal i Caiman. Każde z tych urządzeń zostało zarejestrowane do zamykania i przecinania pęczków tkankowych o średnicy do 7 mm. Niektóre z tych narzędzi opierają się na platformie Thunderbeat opracowanej przez Olympus, która łączy w sobie zarówno technologię ultradźwiękową, jak i zaawansowane technologie bipolarne (ryc. 2). System LigaSure Advance dysponuje zarówno zaawansowaną technologią bipolarną, jak i monopolarną (ryc. 3). System Caiman 12 Plus wykorzystuje narzędzie o średnicy 12 mm z możliwością zginania końcówki (ryc. 4).

Ściśle rzecz biorąc, elektrochirurgię można zdefiniować jako oddziaływanie elektronów na tkankę, które pozwala osiągnąć zamierzony efekt kliniczny. Podobnie jak w przypadku narzędzi monopolarnych, narzędzia bipolarne wytwarzają energię cieplną w tkance dzięki oddziaływaniu elektronów dostarczanych do fragmentu tkanki przez przepływający prąd zmienny (alternating current, AC).

Rycina 5. System Altrus.

System o nazwie Altrus Thermal Tissue Fusion odpowiada tej definicji, ale nie jest narzędziem elektrochirurgicznym, mimo że wykorzystuje energię elektryczną do wytworzenia wysokiej temperatury, która pozwala uzyskać zamierzony efekt tkankowy. W przeciwieństwie do prawdziwych narzędzi elektrochirurgicznych system Altrus wykorzystuje prąd stały (direct current, DC), aby rozgrzać szczęki narzędzia, a następnie w sposób bierny przenieść energię termiczną do tkanki (ryc. 5). Narzędzie nie uwalnia prądu do ciała pacjenta. System monitoruje temperaturę szczęk, a później przecina tkankę bez użycia ostrza. Dostępny jest z końcówkami o średnicy 10 i 5 mm.

System PlasmaJet również nie jest narzędziem typowo elektrochirurgicznym, ale wymaga wykorzystania energii prądu stałego do wytworzenia energii cieplnej działającej w tkance. W przypadku tego urządzenia energia przekazywana jest do strumienia argonu w momencie, gdy gaz przepływa przez pole prądu stałego o niskim napięciu, które powstaje między elektrodami bipolarnymi wewnątrz urządzenia. Prowadzi to do rozdzielenia atomów argonu na jony dodatnie i ujemne, co w efekcie powoduje postanie czwartego stanu skupienia, czyli plazmy.

System PlasmaJet uwalnia energię na 3 sposoby: w postaci światła, temperatury i energii kinetycznej. Oddziaływanie na poziomie tkanki zależy od tego, w jakiej odległości od tkanki przepływa strumień zjonizowanego gazu, jaką końcówkę się zastosuje oraz który przycisk naciśnie się na końcówce roboczej. Maksymalna głębokość penetracji tkanek to tylko 2 mm, a osiąga się ją po 5 sekundach ciągłego działania.

Podsumowanie

Za bezpieczne stosowanie urządzeń elektrochirurgicznych odpowiada operator. Zrozumienie podstaw wykonywania zabiegu jest nadal rzeczą najważniejszą.

Przestrzeganie standardów delikatnego preparowania, odpowiedniej ekspozycji pola operacyjnego oraz dokładna znajomość anatomii są wciąż nieodzowne, bez względu na to, jak nowoczesnych urządzeń używamy.

Contemporary OB/GYN, Vol. 58, No. 10, October 2013, p. T13. Electrosurgery – the newest energy-based devices.