аблатор для гипо- и гипертермической деструкции на открытом

XIХ Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»
Секция 5: Системы и приборы медицинского назначения
АБЛАТОР ДЛЯ ГИПО- И ГИПЕРТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ
НА ОТКРЫТОМ СЕРДЦЕ
Идимешева Н.Н.
Научный руководитель: Мутовин Ю.В., доцент
Научный консультант: Пайгин Д.В., зам.директора ЗАО “НПО”Никор”
E-mail: [email protected]
Аритмия – заболевание сердца, при котором
нарушается координированная работа отдельных
его частей. Последствием аритмии может стать
летальный исход. К видам аритмии относятся:
тахикардия,
брадикардия,
экстрасистолия,
фибрилляция предсердий. Диагностика и лечение
данного заболевания – актуальная проблема
современной кардиологии.[1] В качестве лечения
применяют:
антиаритмические препараты,
постановка кардиостимулятора, хирургическое
вмешательство, а также различные виды аблации.
Основой аблации, иногда ее называют
деструкцией, является точечное или линейное
воздействие на существующие проблемные
участки. Это воздействие образует микрошрам,
который является препятствием на пути
патологического импульса. Воздействовать можно
лазером, ультразвуком, токами высокой частоты и
холодом. [2]
Наиболее эффективными являются методы
электро- и криоаблации. Электродеструкция может быть проведена в двух режимах: моно- и биполярном. Монополярный режим требует наличия
нейтрального электрода, мощность воздействия
40-50 Вт, используется для воздействия на эпикард. Биполярный режим не требует пассивного
электрода, мощность выходного сигнала составляет 80 Вт. Инструмент, используемый в этом режиме, представляет собой щипцы. Основное достоинство такого метода – трансмуральность воздействия. При выполнении некоторых операций,
оба режима дополняют друг друга. К достоинствам электродеструкции можно отнести: высокую эффективность, относительную дешевизну
метода, возможность регулирования выходной
мощности воздействующего сигнала, риск развития проаритмий сводится к минимуму. Недостатки: ограниченные области воздействия, риск закупорки сосудов, ограничения по возрасту. [3]
В криодеструкции для получения холода используют жидкий азот (холодный газ) или применяют эффект Джоуля-Томсона (снижение температуры газа при резком его расширении). Метод с
жидким азотом не получил широкого распространения, т.к. не возможна регулировка температуры
воздействия и автоматического определения степени проморозки, сложна разморозка. Преимущества метода: меньшая область некроза, возможность вызывать равномерное воздействие, более
быстрое восстановление пациента, уменьшенный
риск осложнений. Минусы: работа с газом, более
дорогая установка, операция длится дольше.
Не создано еще аппарата, совмещающего в себе оба этих метода. Целью моей работы является
создание такого прибора. Это значительно расширит весь спектр хирургических операций. Достоинства многофункционального прибора:
 Использование энергии электрического заряда
при разморозке (мощность сигнала меньше,
чем при деструкции);
 Использование холода при нахождении очага
аритмии
(картирование).
Температура
воздействия меньше, чем при деструкции.
 Общая система управления инструментами.
Мощность
разрабатываемого
высокочастотного генератора - 100 Вт, этой
мощности достаточно для всего спектра
деструкции, частота - 440 кГц. Газ, используемый
для получения низких температур, - закись азота
(N2O) или углекислый газ (СО2).
Разработана
структурная
схема,
представленная на рис. 1, где сплошной линией
обозначено прохождение электрического сигнала,
а штрихом – прохождение газа.
На входе деструктора стоит устройство
защиты с фильтром радиопомех. После включения
прибора напряжение сети 220 В, 50 Гц идет на
выпрямитель со сглаживающим фильтром. После
выпрямления и сглаживания
напряжение
поступает на преобразователь постоянного
напряжения, который выполняет функцию
стабилизации
и
регулирования.
Уровень
выходного напряжения определяется системой
управления, далее постоянное стабилизированное
напряжение 0..100 В поступает на инвертор.
Инвертор преобразует входное постоянное
напряжение в высокочастотное (440 кГц).
Напряжение с выхода инвертора преобразуется по
уровню и гальванически развязывается при
помощи трансформатора. Датчики тока и
напряжения формируют сигнал обратной связи.
Конденсатор пациента необходим для устранения
постоянной
составляющей.
Устройство
коммутации
служит
для
подключения
высокочастотного напряжения к требуемому
выходу (инструменту). Управление работой
устройства
осуществляется
при
помощи
сенсорного
экрана.
Команда
на
начало
воздействия поступает от хирурга, находящегося в
«стерильной зоне», нажатием педали.
На выходе газового баллона стоит адсорбер
для очистки газа. Через устройство подвода газа, а
затем
через
устройство
подключения
инструмента, газ попадает в криоинструмент,
резко охлаждая его. Отработанный газ через
устройство
подключения
выводится
в
вентиляцию.
389
XIХ Международная научно-практическая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»
Секция 5: Системы и приборы медицинского назначения
Рис.1. Структурная схема
Криочасть имеет 3 клапана, регулируемых
системой управления: входной (для подачи газа в
аппарат), выходной клапан (для подачи газа в
инструмент) и клапан сброса (для вывода газа из
аппарата). Для определения момента поступления
и скорости расходования газа в аппарате стоят
датчик давления и расходомер. Для определения
температуры воздействия в криоинструменте
установлен термодатчик, сигнал с которого через
устройство
подключения
и
изолирующий
усилитель, поступает в систему управления. Для
регулировки
температуры
рабочей
части
инструмента стоит редуктор. После окончания
промораживания, на рабочую часть подводится
размораживающее высокочастотное напряжение.
Согласно
разработанной
схеме
был
спроектирован и собран макетный образец с
заданными техническими параметрами. Проведен
ряд экспериментов с использованием в качестве
объекта свиного сердца. Основные результаты:
1)Режим монополярной аблации. Время
единичного точечного воздействия для получения
надежной трансмуральности 2..6 секунд (это
равно общепринятым критериям). Эксперименты
проводились шаровым электродом диаметром 6
мм, в режиме с постоянной мощностью, момент
окончания процесса определялся визуально.
Сейчас ведутся работы над “автоматизацией”
процесса по градиенту импеданса ткани. Это
позволит
значительно
сократить
время
воздействия. Рассматриваются варианты введения
обратной связи по температуре и оптическому
каналу для более надежного определения
трансмуральности.
2)Режим биполярной аблации. Получена
удовлетворительная трансмуральность в режиме с
постоянной
мощностью
воздействия.
Продолжение
работ
тормозит
отсутствие
отечественного инструмента для биполярной
аблации, создание которого является отдельной
сложной темой для разработки.
3) Режим криодеструкции. Время выхода на
режим (полного равномерного промораживания),
при воздействии линейным электродом длиной
100 мм (операция “лабиринт”) составляет 20..40
секунд. Время оттаивания электрода после
трехминутного воздействия не превышает 30
секунд. Трансмуральность хорошая. Эти данные
на уровне результатов ведущих мировых
производителей. [4] Эксперименты производились
при постоянном потоке замораживания и
постоянной
мощности
размораживания.
Планируется
использовать
высокочастотное
напряжение
для
определения
параметров
заморозки
и
размомрозки.
Сейчас
прорабатываются алгоритмы разморозки с
падающей
мощностью.
Предварительные
исследования показали, что это позволит
сократить времена и превзойти характеристики
ведущих мировых аналогов.
Ведутся исследования оптимальных характеров
воздействия во всех режимах, разрабатываются
алгоритмы воздействий. В ближайшее время
планируется создание опытного образца и
передача его на клиническую апробацию.
Список литературы:
1. Е.Е.Тюлькина, В.С.Моисеев, Ж.Д. Кобалова
. Немедикаментозное лечение фибрилляции предсердий. Клиническая фармакология и терапия,
2002 г., 11 (4).
2. В.Н. Ардашев, В.И. Стеклов, В.П. Климов.
Электрические методы катетерной аблации нарушений ритма сердца. Клиническая медицина 2001
г., №12.
3. А.С. Жигалкович. Фибрилляция предсердий.
РНПЦ "Кардиология", Минск, 2010г.
4. http://www.atricure.com
390