ВЧ СЖТ

Высокочастотная сварка, резка и термическая
обработка живых тканей в хирургии
Б.Е. Патон, И.В. Кривцун, Г.С. Маринский, И.Ю. Худецкий,
Ю.Н. Ланкин, А.В. Чернец, С.Е.Подпрятов, И.А.Сухин
Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины, Киев
Сварочные технологии победно шагают по земле, в подводном
мире и космосе. Сварка начинает свой путь в медицине. Она
успешно применяется для соединения поврежденных тканей
человека и восстановления жизнедеятельности его органов.
Борис Патон
Метод высокочастотной сварки живых тканей (ВЧ
СЖТ), разработанный в Институте электросварки
им. Е.О. Патона НАН Украины в тесном
содружестве с Международной ассоциацией
«Сварка», многими медицинскими учреждениями
Украины, а также компанией CSMG, США, показал
свою эффективность и успешно используется в
медицинской практике уже более 10 лет.
За это время создано и освоено более 150 различных хирургических
методик и успешно выполнено свыше
100 тысяч хирургических операций в таких областях как:





Общая и абдоминальная
хирургия
Травматология
Пульмонология
Проктология,
Урология,
 Маммология
 Оториноларингология
 Гинекология
 Офтальмология
 Другие области
хирургии
ВЧ СЖТ Хорошо зарекомендовал себя и в ветеринарной хирургии.
На сегодняшний день, по нашей оценке, в Украине на аппаратах
созданных в ИЭС им.Е.О.Патона выполняется в среднем от 15 до 20
тысяч операций в год
В последние годы западные производители в перечне
функциональных возможностей своего оборудования
также начали употреблять термин «сварка».
Однако, эта функция относится в
основном к процедуре перекрытия
сосудов, а по количеству и разнообразию хирургических методик с
использованием ВЧ электросварки
Украина, безусловно, является
мировым лидером
ВЧ СЖТ заключается в контролируемом воздействии
тока высокой частоты на живые ткани, приводящем к
их структурным изменениям и образованию сварного
шва - соединения с уникальными биологическими
свойствами.
СТЕНКА АРТЕРИИ. ПЕРЕОРИЕНТАЦИЯ ТОКОПРОВОДЯЩИХ СТРУКТУР ВДОЛЬ
НАПРАВЛЕНИЯ ПРОХОЖДЕНИЯ ТОКА, А ТОКОНЕПРОВОДЯЩИХ – ПОПЕРЕК.
ОБРАЗОВАНИЕ ЩЕЛЕЙ И ВОЛНИСТОСТИ
Х 400
СТЕНКА АРТЕРИИ. СБЛИЖЕНИЕ И
СЛИЯНИЕ ТОКОПРОВОДЯЩИХ
СТРУКТУР, ОБРАЗОВАНИЕ
ОДНОРОДНОЙ МАССЫ – СВАРНОГО
СОЕДИНЕНИЯ
X 6000
Сварное соединение отличается механической прочностью, высокой
абластичностью, нечувствительностью к микробному инфицированию,
а также стимулирующим влиянием на процесс регенерации, скорость и
качество которой превосходит обычное неосложненное заживление
Общепризнанные преимущества
применения технологии ВЧ СЖТ







Бескровное, быстрое, удобное для хирурга и
малотравматичное для пациента выполнение операций
Снижение потери крови на 60-85%
Сокращение длительности операции на 20-50%
Высокая абластичность вмешательств у онкологических
больных
Возможность проведения хирургического лечения больным,
которые раньше считались неоперабельными
Быстрая и полноценная послеоперационная реабилитация
Возможность проведения новых операций, недоступных для
выполнения другими способами
Ареал распространения оборудования для
ВЧ СМЖТ конструкции ИЭС различных
модификаций охватывает практически все
регионы Украины (около 180 аппаратов),
а также включает:
Российскую Федерацию,
Республику Беларусь,
Болгарию, Китай.
Проявляют интерес к
нашим разработкам в
США, Германии,
Индии, Вьетнаме,
Польше, Македонии,
странах Балтии и др.
Хирургические операции с применением
сварки мягких живых тканей
Перекрытие
кишечника
▼
Краевая резекция легкого
Бескровная резка
Удаление почки
▼ Перекрытие сосудов
Операции на печени
Эндоскопические операции
на легких
Single stage RF Intestinal Anastomosis
Необходимо отметить работы по сварке живых тканей в
офтальмологии, проводимые совместно с Институтом
глазных болезней и тканевой терапии им. В.П. Филатова.
Созданная совместно технология приваривания сетчатки является одной из
наиболее эффективных.
В хирургии сетчатки и стекловидного тела электросварка применяется у
больных с отслоением сетчатки, диабетической ретинопатией, а это одно из
наиболее тяжёлых осложнений сахарного диабета, и др. ВЧ СЖТ применяется
также для удаления глазного яблока у больных с внутриглазными новообразованиями, злокачественной вторичной неоваскулярной глаукоме и др.
При операциях используются оригинальные параметры модифицированных
для офтальмологии аппаратов конструкции ИЭС им. Е.О. Патона и
разработанные совместно оригинальные инструменты.
HF LTW in Ophthalmology
Перспективным представляется применение
методов ВЧ сварки в кардиохирургии.

Для работ в указанной области создан межведомственный центр
«Сердечнососудистой инженерии», с участием ИЭСим. Е.О.Патона НАН
Украины, Национального института сердечнососудистой хирургии им. Н.М.
Амосова АМН Украины и Национального технического университета
Украины "Киевский политехнический институт".

В рамках этого центра ведутся работы по созданию специализированной
аппаратуры, инструментария и технологий.
Это кардиохирургический инструмент для трансмуральной абляции
проводящих путей сердца, диатермокоагуляции тканей и остановки
кровотечений, инструменты для проведения кардиохирургических операций
с одновременным резанием и коагуляцией и др.



Другие перспективные направления
развития ВЧ-СЖТ:
ВЧ сварка сухожилий
ВЧ сварка нервов
ВЧ сварка твердой мозговой оболочки
Усилие разрыва
сухожилия диам. 3-5мм.
после сварки – 10… 15 N
Схема высокочастотной сварки нервов
Ключом для внедрения новой технологии является
оборудование. На сегодня ИЭС им. Е.О. Патона
предлагает аппараты ЕК-300М1 и различные
модификации аппарата ЕКВЗ-300, которые выпускаются
под торговой маркой ПАТОНМЕД.
2010-2011
2013
2007-2008
2013
Мобильный аппарат ЕКВЗ-300 М
Незаменим для хирургов работающих на
выезде,
станций
скорой
помощи,
санитарной
авиации,
медицины
катастроф, ветеринарной хирургии.
Сохраняет все характеристики и преимущества ЕКВЗ-300. Имеет малый вес (6,5 кг
в транспортном положении). Удобен для переноски и транспортировки.
Разворачивается в рабочее положение за считанные минуты. Может работать как в
стационарных, так и в полевых условиях
Аппараты серии ЕКВЗ-300 ПАТОНМЕД это универсальные
многофункциональные аппараты для ВЧ сварки и обработки
живых тканей, которые успешно применяются на практике и
могут быть рекомендованы для широкого применения в
хирургии и ветеринарии
Они обеспечивают:
 Работу в режимах резание, коагуляция, ручная и автоматическая сварка.
 Широкий выбор алгоритмов работы и рабочих параметров в зависимости от
вида и характера операции;
 Адаптацию, изменение и ввод дополнительных программ по желанию
пользователя;
 Две рабочие частоты - 66 и 440 кГц.
 Возможность совмещения различных частот в одном рабочем цикле*
 Контроль мощности в широком диапазоне;
 Одновременное подключение двух инструментов по выбору хирурга.
 Возможность работы с инструментами других производителей;
 Возможность переключения режимов работы и включения инструментов
непосредственно хирургом *
 Работа аппарата в режиме советчика на базе собственного банка данных *
*) Аппараты нового поколения.
В ИЭС им. Е.О.Патона создано производство
оборудования для ВЧ сварки живых тканей
◄ Входной контроль и наладка
элементов и узлов.
Программирование и сборка
аппаратов ЕКВЗ-300.
▼
Участок позволяет выпускать аппараты
для ВЧ сварки живых тканей в
количестве, которое полностью
удовлетворяет потребности Украины,
а также поставлять оборудование на экспорт
Оборудование ИЭС для ВЧ СЖТ
прошло государственную регистрацию и
сертификацию в Украине и Российской
Федерации
Это служит основой для его широкого
практического применения
В ИЭС разработаны, испытаны и переданы для
использования десятки видов инструментов
для ВЧ СЖТ
Стандартный базовый инструмент
(зажимы и пинцеты), которым
комплектуются аппараты для СМЖТ.
Стандартный эндоскопический
инструмент.
 Специальный серийный инструмент,
используемый хирургами одной
специальности: отоларингологами,
пульмонологами и др.
Специальный штучный (для
офтальмологии, нейрохирургии,
кардиохирургии и др.)
Экспериментальный
В ИЭС им. Е.О. Патона проводятся исследования
процесса ВЧ сварки мягких биологических тканей как
объекта автоматического регулирования.
Выполнены многочисленные эксперименты с записью и компьютерной
обработкой электрических и физических параметров процесса ВЧ СЖТ.
При прохождении тока темпера-тура
ткани повышается до температуры
коагуляции белков и денатурации
клеток 60С, при этом сопротивление
падает в 2,5…3 раза. Затем
температура повышается до
150…180С. Происходит обезвоживание
ткани с ростом её сопротивления.
Когда ткань обезводится, её
сопротивление резко возрастает, что
является признаком сформированной
сварной точки и сигналом к окончанию
сварки.
Осциллограммы средних значений сварочного тока и напряжения, температуры в
центре сварного соединения, электрического сопротивления ткани между
электродами, мощности выделяемой в свариваемой ткани:
а – кишка; б – мышечная ткань

На основе полученных представлений о физических
процессах, протекающих при сварке, разработана
математическая модель сварки мягких биологических
тканей. Разработан алгоритм автоматического
регулирования процесса сварки, обеспечивающий
гарантированное получение сварного соединения в
широком диапазоне изменения свойств свариваемой
ткани.

Разработана модель нового сварочного аппарата,
реализующего этот алгоритм. Параметры режима
сварки в нем устанавливается и поддерживаются
автоматически в результате идентификации системой
типа ткани, её состояния и т.п. По желанию хирург имеет
возможность устанавливать интенсивность режима
сварки – «жесткий» или «мягкий» режим.

Одновременно с разработкой оборудования, в ИЭС им.
Е.О. Патона в тесном контакте с ведущими
медицинскими и научно-техническими учреждениями
Украины и других стран непрерывно ведутся работы по
исследованию поведения живых тканей различных
типов при прохождении через них токов высокой
частоты, разработке на основании данных
исследований новых алгоритмов работы оборудования
и созданию новых хирургических методик.
В результате исследований, проведенных совместно с
Киевским центром электросварочной хирургии*
установлены особенности реструктуризации живых тканей
и образования сварного соединения при воздействии
проходящего через них высокочастотного тока.
а
б
в
г
Изменения структуры, происходящие в стенке артерии при ее
перекрытии:
а – переориентация токопроводящих структур вдоль направления
прохождения тока, а токонепроводящих – поперек;
б – образование щелей и волнистости;
в, г – сближение и слияние токопроводящих структур, образование
однородной массы – сварного соединения
*) Исследования проводили С.Е. Подпрятов и С.Г. Гичка

Совместно с Российскими организациями – Институтом
теоретической и экспериментальной биофизики РАН и
Институтом биофизики клетки РАН, г. Пущино, а также НИЦ
«Курчатовский институт», г. Москва методом рентгеновской
дифракции с использованием синхротронного излучения
проведено исследование влияния высокочастотной
электрохирургической сварки на структуру различных
биологических тканей.

На основе полученных экспериментальных и клинических
данных продемонстрирована возможность ткани,
подвергнутой действию ВЧ-сварки, поддерживать свою
жизнеспособность, восстанавливать физиологические
свойства и функции за счет процессов регенерации.
Наши исследования легли в основу разработки новых
алгоритмов работы аппаратов для сварки живых тканей. В
результате достигается оптимальное воздействие ВЧ-тока на
оперируемую ткань. Конкретные параметры назначаются
исходя из конкретных условий проведения хирургических
вмешательств.
Как результат применения новых алгоритмов работы можно отметить:




С использованием стандартных аппарата ЕКВЗ-300 «Патонмед» и инструмента в
клинике достигнуто перекрытие артерий диаметром до 8 мм и вен диаметром до 11
мм.
Достигнуто формирование электросварного шва паренхимы печени.
Получены позитивные результаты при лечении сахарного диабета хирургическим
путем в открытом и лапароскопическом вариантах.
Отработана и успешно применяется на практике новая технология позадилобковой
простатоктомии при хирургическом лечении аденомы простаты.
Данная технология обладает рядом
преимуществ, по сравнению с
существующей, что позволяет
охарактеризовать ее, как одну их
наиболее перспективных при лечении
данного, весьма распространенного
заболевания
Типовой алгоритм сварки живой ткани
Бесконтактная термоструйная обработка живых
тканей – новая хирургическая технология,
разработанная в ИЭС им.Е.О.Патона
Основана на биофизических
эффектах комплексного
воздействия конвекционных и
инфракрасных потоков тепла на
биологические ткани
Обеспечивает надежный гемостаз,
возможность формирования пленок
коагулированной крови на
поверхности ткани, отсутствие
термического поражения паренхимы
органа, возможность безопасной
работы в области крупных сосудов
и полых органов.
Бесконтактная термоструйная
обработка живых тканей

Первая врачебная помощь при ранениях (в стационарных и
полевых условиях), специализированная хирургическая
помощь.

Остановка кровотечение из паренхиматозных органов,
губчатых костей и сосудов диаметром 1-3мм.

Санация инфицированных и хронических гнойных ран.
профилактика гнойной инфекции при боевых травмах.

Коагуляция тканей для проведения бескровного
рассекания.

Термоабляция опухолей и метастазов.
ИЭС им.Е.О.Патона разработано и испытано
целое семейство аппаратуры для практической
реализации нового метода
Термокоагулятры для
стационарных операционных
ТПБ-65
(с возможностью
подключения к
аккумулятору)
ТПБ-180UPS
(с встроенным
бесперебойным
БП)
Термокоагулятры для полевых
условий
ТПБ-65Б
бюджетный
комплект
ТПБ-65Б
автомобильный
комплект
ТПБ-65Ак
беспроводной
комплект

Каждая из рассмотренных технологий (ВЧелектросварка и термоструйная обработка) имеет свои
преимущества и свою область применения.

Объединение их в одном аппарате позволит
значительно расширить возможности хирурга .

Создание гибридных систем, сочетающих процессы ВЧ
СМЖТ и БТОЖТ, является одной из важных задач при
разработке и внедрении нового поколения электротермохирургического оборудования.
Многофункциональный
термохирургический
аппарат ЕК-300М1 «ПАТОНМЕД» объединяет
функции
ВЧ
сварки
и
бесконтактной
термоструйной обработки живых тканей
ЕК-300М1 «Патонмед» - это
90% типичных хирургических
манипуляций

Перечисленные преимущества и достоинства новых
процессов (ВЧ-електросварки и термоструйной обработки)
позволяют говорить о необходимости их самого широкого
применения.

В перспективе аппараты для сварки и термоструйной
обработки живых тканей должны стать неизменным
атрибутом каждой операционной, каждого операционного
стола. Для этого есть все необходимые предпосылки.
Дальнейшее развитие оборудования и процесса
сварки и термообработки живых тканей с
выходом на мировой рынок неразрывно связано
с организацией международного сотрудничества
Целью такого сотрудничества должно быть:








Адаптация существующего оборудования в соответствии с
мировыми стандартами или стандартами конкретного региона
Сертификация оборудования и получение соответствующих
разрешений для практического использования в конкретной
стране или регионе
Организация совместного производства
Совместный маркетинг и организация продаж
Подготовка медицинского и технического персонала
Проведение дальнейших исследований и разработка новых
хирургических методик
Совершенствование существующего и создание нового
оборудования, программного продукта и инструментария
Совместная защита интеллектуальной собственности
Благодарю за внимание
Thanks for your attention