Физические основы применения ультразвука в хирургии. Применение ультразвука в хирургии

Основная идея применения ультразвука в хирургии заключается в сообщении хирургическим инструментам ультразвуковых колебаний, что существенно увеличивает их эффективность, облегчает проведение операций и уменьшает травматические повреждения окружающих тканей. При этом выделяется несколько направлений: ультразвуковое резание мягких ткачей; ультразвуковая резка, сверление, трепанация, сварка и наплавка костной ткани: ультразвуковая эндартерэктомия (проведение восстановительных операций на пораженных атеросклерозом крупных сосудах).

Можно выделить две основные области использования ультразвука в оперативной хирургии. Это инструментальная ультразвуковая хирургия и локальные разрушения в глубине тканей с помощью фокусированного ультразвука.

За последние годы в практику стали широко внедряться физические методы хирургического воздействия с применением электрокоагуляционной, лазерной, криогенной и ультразвуковой техники.

Рабочая часть ультразвукового хирургического ножа имеет традиционную форму лезвия скальпеля, соединенного волноводом с магнитострикционным или пьезокерамическим 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 изменена от 1 до 350 мкм, а частота выбирается в диапазоне от 20 до 100 кГц. Как известно, трение покоя больше, чем трение скольжения, поэтому трение между двумя поверхностями уменьшается, если одна из них совершает колебательные движения. Именно поэтому работа с ультразвуковыми инструментами требует от хирурга меньших усилий.

Характер разрушения тканей под действием ультразвукового хирургического инструмента зависит от строения его рабочей части, амплитуды и направления колебании. Зависит он и от вязкоупругих свойств и однородности ткани. ультразвук хирургия диагностика техника

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

Так, применение ультразвукового скальпеля, амплитуда колебаний кромки которого лежит в интервале 15...20 мкм при частоте 44 кГц, 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 рубцовоизмененного хряща. 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 па окружающие ткани и по мере введения инструмента разрушают их.

Ультразвуковые инструменты обладают явными преимуществами перед электро- или криохирургическими, так как не прилипают к ткани и поверхности раневого канала и не вызывают дополнительных травм. Ультразвуковой скальпель не уступает в ряде случаев и лазерному хирургическому инструменту, так как, ощущая сопротивление ткани при операции, хирург лучше контролирует процесс ее рассечения.

Ультразвуковая хирургия

Введение
В настоящее время имеется четыре способа нарушения довольно прочного кожного покрова: обычное механическое разрезание тканей скальпелем; лазерное, выжигающее остро, как нож, и одновременно стерилизующее; электролитное и ультразвуковое, менее болезненное.
Ультразвук, применяемый в медицине, может быть условно разделен на ультразвук низких и высоких интенсивностей. Основная задача применения ультразвука низких интенсивностей (0,125 - 3,0 Вт/см2) - неповреждающий нагрев или какие-либо нетепловые эффекты, а также стимуляция и ускорение нормальных физиологических реакций при лечении повреждений. При более высоких интенсивностях (> 5 Вт/см 2) основная цель - вызвать управляемое избирательное разрушение в тканях.
Первое направление включает в себя большинство применений ультразвука в физиотерапии и некоторые виды терапии рака, второе - ультразвуковую хирургию.
Существуют две основные области применения ультразвука в хирургии. В первой из них используется способность сильно фокусированного пучка ультразвука вызывать локальные разрушения в тканях, а во второй механические колебания ультразвуковой частоты накладываются на хирургические инструменты типа лезвий, пил, механических наконечников.

§1. Применение ультразвука в хирургии
До сих пор высокочастотные звуковые волны применяли в медицине только для диагностики состояния внутренних органов или беременности и для дробления камней в почках. Сейчас они становятся прецизионным инструментом хирурга. С их помощью можно "сваривать" лопнувшие сосуды в глубине тела и разрушать опухоли без наркоза, без единого разреза живых тканей.
Частота, на которой работает режущая головка, - 3-4 МГц. Колебания, производимые пьезоэлектрическим кристаллом, фокусируются в одну точку, где развивается высокая температура. Причем располагается этот фокус не на коже, а глубоко в том органе, которому необходима операция. Идея появилась почти полвека назад, но тогдашний уровень техники не позволил воплотить ее на практике.
В обычных медицинских ультразвуковых установках, используемых при диагностике, плотность энергии составляет всего 1,75 Вт на квадратный сантиметр. Фокусированный ультразвук дает более 17 кВт на см 2 .
Биоинженеры из клиники при университете штата Вашингтон в Сиэтле сваривают разорванные кровеносные сосуды ультразвуком - пока в эксперименте на свиньях. "При дорожных катастрофах, - подчеркивает руководитель экспериментаторов профессор Шахрам Вэзи, - когда у пострадавшего идет внутреннее кровотечение, дорога каждая минута". До сих пор единственная надежда для пациента - быстрая доставка в ближайшую больницу. Группа Вэзи разработала портативный аппарат для ультразвуковой сварки сосудов, которым снабдят бригады "скорой помощи" и военных врачей на поле боя.
В Гарвардском университете проводят ультразвуковые операции под контролем компьютерного томографа . Ультразвуковое сканирование дает недостаточно четкие изображения, по ним нельзя наводить фокус ультразвукового скальпеля, а томограф это позволяет. Например, опухоли матки уничтожают прямо внутри рентгеновского томографа, данные которого автоматически передаются на смонтированный тут же ультразвуковой скальпель. Горячая точка фокусируется на опухоли, и переродившиеся клетки уничтожаются. Пациентка при этом не ощущает ничего. В тот же день она уходит домой.
Для того чтобы исправить различные врожденные и приобретенные деформации костей, специалистам нередко приходится прибегать к остеотомии - операции по рассечению кости. Сейчас все чаще в таких случаях хирург берет в руки не долото и пилу - традиционные инструменты, а ультразвуковой волновод. . И это очень важно - применение его полностью исключает образование костных сколов, мелких отломов. Разрез, произведенный ультразвуком, получается ровным и гладким.
С помощью ультразвука можно не только легко и быстро разрезать кость, но и вновь соединить ее. На опаленные поверхности наносится специальный клей-циакрин и костная щебенка. Затем костные отломки соединяют, и под действием ультразвука специфический "припой" отвердевает, удерживая отломки кости в нужном положении. Прочный и надежный сварной шов постепенно рассасывается, заменяясь живой костной тканью. Ультразвук применяют и тогда, когда послойной наплавкой надо заполнить дефект в кости, сварить отломки кости при многоскольчатых переломах или "наварить" новую суставную головку.
Удаление зубного камня с помощью ультразвуковых инструментов (скалеров) - процедура наименее безболезненная и травматичная для пациента из-за того, что зубной камень имеет твердость меньшую, чем эмаль зуба и ультразвук, проходя через зубной камень, разрушает его в первую очередь, оставляя эмаль зуба в неприкосновенности. Также применение ультразвукового инструмента в наименьшей степени травмирует десну.
Хирургическое вмешательство на открытом сердце весьма опасно. Наиболее перспективный способ удаления тромба - эндоваскулярный. Его суть заключается в механическом проколе тромба специальным приспособлением. Но и этот способ применим лишь в 50-70 проц случаев и нередко вызывает осложнения. Инновационный метод белорусских ученых напоминает по принципу действия эндоваскулярный, однако отличается тем, что вместо механического воздействия на тромб применяется ультразвуковое. Под местным обезболиванием в сосуд на бедре или руке вводится тончайший волновод. Он проводится к месту нахождения тромба и разрушает его при помощи ультразвука. Как показали первые клинические испытания, такая методика наиболее безопасна и эффективна в самых разных случаях сердечно-сосудистых патологий.
Наиболее распространенным случаем использования ультразвука является удаление катаракты из хрусталика глаза - факоэмульсификация
Литотрипсия.
В университетской клинике Вены акустическую хирургию применяют для разрушения опухолей почек и простаты . "Фокусированный ультразвук делает хирургию сверхточной", - говорит руководитель группы профессор Михаэль Марбергер. При удалении опухоли на всякий случай, чтобы не допустить ее возврата, убирают и часть здоровых тканей. Звуковой скальпель позволяет удалить вокруг опухоли слой толщиной в 20 клеток, неразличимый простым глазом. Операциям в Вене подверглись уже около 300 пациентов, и случаев рецидива меньше, чем после обычного лечения. По мнению профессора Марбергера, местный нагрев усиливает иммунную реакцию и оставшиеся единичные раковые клетки уничтожаются здоровыми.
Этим же методом работают урологи в Мюнхене, они избавили от опухолей простаты уже около тысячи человек.
В последние годы значительно расширились показания к резекции почки (РП). Однако ее техника остается далеко несовершенной. По данным литературы, у 8-15% больных после подобной операции возникают различные осложнения: кровотечение, мочевые затеки и свищи, околопочечные гнойники и гнойные свищи, сморщивание культи почки На наш взгляд, основной причиной возникновения этих осложнений является несовершенство существующих методов РП и необходимость наложения на рану почки блоковидных швов.
В клинике общей хирургии им. А. И. Кожевникова Нижегородской областной больницы разработан и успешно применяется способ РП с использованием отечественного (Нижний Новгород) ультразвукового хирургического дезинтегратора-аспиратора (УЗДА) УЗХ- М-21. Этим способом 18 больным произведено 19 РП. Среди больных было 11 мужчин и 7 женщин в возрасте от 23 до 68 лет. Показаниями для операции явились почечно-клеточный рак единственной почки у 1 больного, билатеральный рак -у 2, рак почки в стадии 77 N0 МО -у 8, доброкачественные опухоли -у 4 и солитарные кисты -у 3 пациентов.
Техника операции. Отступя от видимой границы опухоли на 2-3 см электроножом рассекается капсула почки (намечается линия резекции). С использованием УЗДА производится поэтапная деструкция и аспирация паренхимы почки, а выделенные сосуды перевязываются и пересекаются, дефекты чашечно-лоханочной системы ушиваются при наличии качественной их визуализации. Операция проходит в условиях «сухой» раны. С помощью УЗДА из зоны резекции удаляются остатки разрушенной, лишенной кровоснабжения ткани почки. Раневая поверхность органа оставляется «открытой», блоковидные швы не накладываются. Удаляется паранефральная клетчатка. Культя почки фиксируется в заб-рюшинном пространстве.
Осложнений после РП этим способом не было. Наблюдалось гладкое течение послеоперационного периода с первичным заживлением раны. Следует особо отметить, что применение данного способа РП позволило расширить объем операций, так удаление 2/3 почки с сохранением только верхнего полюса на сосудисто-секреторной ножке выполнено 1 больному, удаление 2/3 задней поверхности (фронтальная резекция) - 2, резекция средней 1/3 - /, удаление половины почки - 7 больным. Кроме того, произведено 8 резекций полюсов почек.
Таким образом, при использовании УЗДА на раневой поверхности почки достигается качественный гемостаз и отпадает необходимость наложения на рану органа блоковидных швов. Использование УЗДА позволяет выделять все элементы чашечно-лоханочной системы и надежно ушивать выявленные дефекты. Применение УЗДА при резекции средних сегментов почки предупреждает ранение крупных трубчатых структур ее ворот, что было бы неизбежным при использовании других методов рассечения паренхимы.
За последние годы было разработано специальное оборудование, позволяющее использовать ультразвук и в пластической хирургии.
Липосакция. Этот метод основан на первичном растворении жировых скоплений с помощью ультразвука до состояния эмульсии, которая затем удаляется через тоненькие трубочки. Новаторство пришло на смену механическому удалению жира через толстые трубки без предварительного его разрушения. После такой операции, достаточно болезненной и травматичной, пациент терял трудоспособность на две-три недели и полностью восстанавливался лишь через три-четыре месяца. Ультразвуковое же вмешательство минимально травмирует мягкие ткани: компьютерный контроль за силой излучения исключает травмы сосудов и нервов. Соответственно, исключено образование подкожных рубцов, портящих поверхность кожи после заживления. Кроме того, ультразвук стимулирует сокращение кожи, что уменьшает вероятность возникновения послеоперационных складок. Даже в случае существенного провисания кожи в области живота, бедер или плеч происходит ее подтягивание. Благодаря этой особенности ультразвуковой метод применяется и для подтяжки кожи лица.
Гармоничный ультразвуковой лифтинг лица. После классической подтяжки кожи лица всегда остаются рубцы. Этот негативный момент сдерживает многих потенциальных пациентов на этапе принятия решения "делать или не делать?". Поэтому лифтинг лица без разрезов кожи представляется весьма привлекательной альтернативой. Суть операции заключается в специальной обработке кожи ультразвуком со стороны подкожной клетчатки. Процедура малотравматична, лишена осложнений, характерных для классического лифтиига. Незначительный отек лица проходит за 5-7 дней. У тучных людей ультразвуковая подтяжка кожи лица может сочетаться с растворением и отсасыванием жира - особенно это касается пациентов с большим вторым подбородком. В результате контур лица приобретает более тонкие, изящные черты. Результат ультразвуковой подтяжки кожи лица стойкий и сохраняется в течение многих лет.
Ультразвуковое моделирование формы молочной железы. Эффект сокращения кожи под воздействием ультразвука позволил применить данную технологию также для подтяжки молочной железы. Избыточный жир удаляется через точечные проколы в подмышечной области. Воздействием ультразвука на кожу со стороны жировой клетчатки достигается существенное ее сокращение. В результате происходит умеренное уменьшение объема железы и ее лифтииг. Использование этого метода позволяет в большинстве случаев достичь очень хорошего косметического эффекта и вместе с тем избавить пациента от душевного дискомфорта из-за наличия рубцов на столь важном органе. По аналогичной схеме операция выполняется и у мужчин, страдающих гинекомастией - патологическим увеличением молочных желез. Несмотря на все явные преимущества операций с использованием ультразвука, они не могут во всех без исключения случаях заменить классические пластические операции. Вопрос выбора способа коррекции того или иного косметологического дефекта окончательно решается доктором после осмотра пациента и обсуждения всех существующих альтернативных методов.
Ультразвуковая хирургия имеет некоторые преимущества – хирург, работающий с ультразвуковым ножом-скальпелем, ощущает сопротивление ткани и без труда может контролировать глубину разреза. Уменьшается и кровотечение при операции, поскольку лезвие ультразвукового ножа, колеблясь, повышает температуру у кромки разреза и кровь быстро свертывается. Само по себе ультразвуковое воздействие, как уже было сказано, обезболивает оперируемую ткань.
Гораздо легче обстоит дело и со стерилизацией хирургических инструментов . Когда их опускают в дезинфицирующий раствор, одновременно включают ультразвук, и возникающие микропотоки жидкости хорошо очищают поверхность, а мембраны микробных клеток становятся проницаемыми для дезинфицирующего раствора. Если создать такие микропотоки в растворе антибиотиков, можно стерилизовать и обычные хирургические инструменты, и руки хирурга. Полная стерилизация занимает всего полторы минуты, а дезинфицирующих веществ требуется гораздо меньше.
Обработка ультразвуком используется при склеивании резаных ран , а также, при герметизации швов – она не дает развиваться микрофлоре между хирургическим клеем и больной тканью и ускоряет полимеризацию самого клея. Используется также ультразвуковая сварка мягких тканей с костью – на месте соединения при этом нет рубцов и шрамов.
Нередко успех операции зависит не только от искусства хирурга, а ещё и от того, удалось ли избежать послеоперационных осложнений. Глубокие раны заполняют раствором антибиотика и вводят в них крошечный ультразвуковой волновод диаметром 3 – 5 мм. Ультразвуковые колебания вызывают движение микропотоков жидкости, которые смывают с поверхности раны микробы, омертвевшие клетки, сгустки крови, так что ранастановится практически стерильна. Кроме того, воздействие ультразвука на больной участок, как уже говорилось, усиливает обмен веществ, улучшает кровоснабжение и снимает отёк, что способствует быстрому заживлению. Такую «очистку» производят также при внутриполостных операциях.

§2. Инструментальная ультразвуковая хирургия
Хирургическая техника должна обеспечивать управляемость разрушения тканей, воздействовать только на четко ограниченную область, быть быстродействующей, вызывать минимальные потери крови. Мощный фокусированный ультразвук обладает большинством из этих качеств.
Ультразвуковые хирургические инструменты состоят обычно из полуволнового магнитострикционного или пьезокерамического преобразователя, связанного с волноводом, имеющим рабочий наконечник, форма которого соответствует выполняемым операциям. Амплитуда колебания наконечника может составлять от 15 до 350 мкм, а рабочая частот выбирается из диапазона до 30 кГц.
Поскольку трение между двумя поверхностями уменьшается, если одна из поверхностей колеблется, то применение ультразвуковых инструментов для разреза требует меньших усилий по сравнению с традиционными скальпелями. Высокая температура, достигаемая на конце ультразвукового скальпеля, может прижигать сосуд до 2 мм в диаметре. Это уменьшает кровотечение в операционной зоне, и таким образом, облегчает проведение операции.
Большие надежды "ультразвуковые" хирурги возлагают на разработку так называемых открытых томографов. В обычном томографе пациент лежит в довольно узкой "трубе", где нелегко разместить еще и ультразвуковой аппарат, а манипулировать руками хирург просто не может. Первые образцы открытых томографов, позволяющие оперировать больного под визуальным контролем, уже появились.
Преимущество ультразвукового скальпеля по сравнению с лазерной хирургией заключается в том, что хирург чувствует сопротивление ткани при ее разрезе и поэтому разрушение ткани лучше контролируется.
Ультразвуковые инструменты нашли множество применений в клинике, среди которых можно выделить две большие области. К первой относится аспирация (удаление) тканей. Здесь наиболее распространенным случаем использования ультразвука является удаление катаракты из хрусталика глаза - факоэмульсификация . Кончик инструмента делается в форме полой трубочки, которая вставляется в небольшое отверстие в глазу. Кончик вибрирует, разрушая хрусталик, и небольшие его фрагменты всасываются через трубочку. Аналогичная методика может быть использована и для уменьшения объема твердой опухоли, например, ректальной.
Ко второй области применения ультразвуковых инструментов относится разрезание тканей. Достоинством здесь являются малые потери крови. Метод успешно применяется на таких богатых сосудами органах, как печень и селезенка. Он используется также при трахеотомии, тонзиллэктомии, при операциях на легких, бронхах, грудной клетке и глазе. Для резания кости может применяться ультразвуковая пила. При сравнительном исследовании было найдено, что поверхность разреза, произведенного ультразвуковой пилой, была шероховатее, чем сделанная обычной пилой, однако она не содержала видимых микротрещин. Ультразвуковая пила работает более плавно, и с ее помощью легче осуществлять точную остеотомию.
Ультразвуковой "скальпель" режет ткань на границах контакта клеточных мембран.
Используя ультразвуковой инструмент, можно и рассекать, и соединять почти все живые ткани, Так, ультразвук уже применяется при трепанациях черепа и других костей. Проводятся опыты по ультразвуковой сварке внутренних органов в местах повреждения сердца, легких, печени, селезенки, мочевого пузыря.
Содружество врачей и инженеров привело к появлению еще одного новшества: ультразвуковые инструменты наделили чувствительностью. По цвету больная ткань может не отличаться от здоровой, и хирург всегда рискует захватить лишнее или оставить пораженные клетки. Однако патологическая больная ткань отличается от нормальной по плотности. Это и использовали ученые. Они снабдили скальпель специальным акустическим узлом с блоком регистрации давления. Он звуковым сигналом предупреждает хирурга, если тот прилагает усилие, большее или меньшее, чем требуется в данном случае. Поэтому ультразвуковой инструмент мягко расслаивает ткани, отодвигая сосуды, нервы и здоровые ткани, и как бы вылущивает опухоль вместе с капсулой.

SonoSurg - ультразвуковой скальпель: благодаря революционным технологиям - минимальные кровопотери и, следовательно, хорошая визуализация поля зрения во время всего оперативного вмешательства. Возможность многоразового использования рабочего элемента SonoSurg, делает его применение в хирургии экономически выгодным.
Комплектация :
-G генератор SonoSurg
- ножницы T3000 (многоразовые - до 60 опер.)
Основные преимущества :
- Преобразуя электрическую энергию в ультразвуковые колебания, SonoSurg позволяет рассечь ткань, одновременно коагулируя кровь, и тем самым предотвращает кровопотерю при операции;
- Ультразвуковая вибрация гарантирует немедленный гемостаз и быстрое рассечение тканей;
- Десять различных уровней выходного сигнала позволяют точно контролировать работу SonoSurg ;
- Частота 23,5 кГц обеспечивает эффективную коагуляцию и резание;
- Ротационный инструмент не утомляет руку хирурга, тонкий соединительный кабель не стесняет движений, двух функциональная педаль создает доп. Удобства;
- Безопасность, оптимальный режим работы, экономическая эффективность.

Гармонический скальпель Ультра Сижн - безопасные технологии в хирургии.
Основные преимущества:
- Ультразвуковая энергия, которую использует гармонический скальпель Ультра Сижн, позволяет одновременно выполнять точный разрез и коагулировать сосуды.
- Пресечение сосудов до 3 мм в диаметре без использования клипс и лигатур.- Минимальное повреждение тканей.
- Отсутствие осложнений электрохирургии.
- Уменьшение образования послеоперационных спаечных и рубцовых деформаций.
- Многофункциональные сменные насадки позволяют сократить количество смен инструментов.
- Возможность точного контроля глубины проникновения в ткань.
- Использование в открытой и хирургии.

Лазерно-звуковой скальпель. Принцип работы предлагаемого лазерно-акустического скальпеля (ЛАС) основан на современном использовании лазерного и УЗ воздействия, что существенно повышает эффективность отсечения биотканей. Основные области применения ДАС такие же как и в случае чисто лазерных и УЗ инструментов, рассечение перейхиматозных органов (печень, селезенка), хирургия и коагуляция уровня течений желудочно-кишечного тракта; удаление внутренних и внешних полипов, папиллом и т.п.; реканализация гортани, трахеи, бронхов, пищевода и т.п.; гипертермия и разрушение опухолей; тонзиллоэктомия и гемороидэктония, резка костных тканей и т.п.
ЛАС может работать в различных режимах:
- последовательный - сначала УЗ обработка, затем лазерная и наоборот; сначала лазерная, а затем УЗ обработка
- одновременный, когда УЗ и лазерное воздействие совмещается в одном комбинированном инструменте.
В первом режиме подвод лазерного излучения к УЗ скальпелю позволяет осуществить коагуляцию рассекаемых тканей, а наложение УЗ колебаний на контактный лазерный скальпель, в частности, в виде сапфирового наконечника, позволяет повысить производительность лазерной руки различных тканей, особенно костных. Возможны сочетания различных режимов работы лазерного и УЗ инструментов, например, импульсно- периодического или непрерывного режима работы лазера с определенной временной синхронизацией лазерных и УЗ импульсов. В зависимости от области применения имеется набор УЗ инструмента различной геометрии и оптических насадок с контактными наконечниками нескольких типов из кварца, сапфира и металла.
Технические параметры одного из типов ЛАС

Источник излучения	лазер
Длина волны	1,О6 мкм
Частоты повторения лазерных импульсов	до 1ОО Гц
Средняя мощность	до 5О Вт
Охлаждение	водяное
Габариты	25О х 25О х 144 мм
Источник УЗ воздействия	аппарат УРСК-7Н-18
Рабочая частота	26,5 Гц
Мощность	до 12о Вт
Амплитуда УЗ колебаний инструмента	до 7ОО мкм

Ультразвуковой скальпель хирурги мечтают применить и в операциях на мозге, но этому мешает черепная коробка, ослабляющая ультразвук в 20 раз. Простое повышение мощности ничего не даст: луч будет обжигать кожу головы. В Гарвардском университете разрабатывается система из 64 низкоэнергетических ультразвуковых скальпелей, работа которых координируется компьютером. Сравнительно слабые пучки ультразвука проходят через кость почти без поглощения и фокусируются на опухоли. Работы пока остаются экспериментальными.

Ультразвуковой деструктор–аспиратор общехирургического назначения
Область применения:
Устройство применимо в весьма широком спектре хирургического лечения, в том числе – раневой хирургии.
Назначение:
Устройство обеспечивает дозированное послойное удаление пораженных тканей организма практически без кровопотери. Сам ультразвуковой инструмент находится в руке оператора. Операция характеризуется как быстрая и щадящая. Помимо деструкции и аспирации пораженной ткани возможно стимулированное ультразвуком внедрение в глубину органа показанных лекарственных веществ. Также выполняется очистка поверхности раны от гноя, некротических тканей, раневого детрита, прочих наслоений.
Создан технологический прототип, производиться мелкосерийный выпуск устройства. Аппарат соответствует требованиям: международного стандарта МЭК 601–1–88 "Изделия медицинские электрические"; ГОСТ Р 50267.0.–92 "Изделия медицинские электрические".
Лабораторный образец включает: ультразвуковой хирургический инструмент; генератор питания с органами управления; системы подачи применяемого раствора и аспирации продуктов деструкции с соответствующими баллонами, насосами и коммуникациями. Данная разработка, позволила в последние два года проводить операционное вмешательство при онкологических заболеваниях в тяжелых и безнадежных стадиях на печени, легких и других органах. Уникальным качеством устройства являются технологические возможности деструктора – аспиратора, которые в целом позволяют кардинально изменить взгляд на проведение операционного вмешательства и существенно сократить послеоперационный период.

Sonotom 110 Ультразвуковой деструктор-аспиратор
Область применения
Общая хирургия : Частичная гепатэктомия (панкреатэктомия или спленэктомия), липомэктомия, резекция лимфатических узлов, холангиома, мукозная проктэктомия, ретальная карцинома, ворсинчатая аденома.
Гинекология: Карцинома яичников, карцинома молочных желез, цервикальная карцинома.
Нейрохирургия : Аденома, астроцитома, слуховая невринома, эпендимома (эпендимоглиома), глиома, глиобластома, краниофарингиома, спинальная карцинома.
Урология : Частичная нефрэктомия, простатэктомия.
Принцип действия, эффекты:
Хирургический ультразвуковой аспиратор Sonotom 110 совмещает в себе высокочастотный генератор с пьезоэлектрическим конвертором для дезинтеграции и хирургический отсос для ирригации и аспирации. Благодаря сочетанию этих функций достигается:
- Селективное воздействие на паренхиматозные органы
- Сохранение структур с высоким содержанием коллагена - сосуды, нервы
- Высокая скорость дезинтеграции и аспирации
и т.д.................

Для разрушения тканей в УЗ-хирургии существуют два метода. Первый из них основан на действии самого ультразвука, второй – на приведении в ультразвуковые колебания хирургического инструмента. Ультразвуком можно рассекать ткани, для чего хирургические инструменты соединяют с магнитострикционными преобразователями. Преимущества этого метода: снижение усилия резания, уменьшение болевого ощущения при операции, кровоостанавливающий и стерилизующий эффект ультразвука.

Ультразвуковой скальпель применяют для рассечения любых мягких тканей, позволяет проводить операции без вскрытия грудной клетки в дыхательных органах, пищеводе, на кровеносных сосудах. УЗ используют для удаления опухолей в мозговой ткани без вскрытия черепной коробки. Вводя ультразвуковой инструмент в вену, можно разрушать холестериновые утолщения. В урологии ультразвук используется для дробления камней в почках и мочевом пузыре.

Ультразвук позволяет не только разрезать, но и сваривать мягкие ткани, поврежденные или трансплантируемые костные ткани (ультразвуковой остеосинтез). Область перелома заполняют костной щебенкой, смешанной и жидкими пластмассами (например, с циакрином), которые под действием ультразвука быстро полимеризуются, создавая прочный шов, который постепенно рассасывается и заменяется костной мозолью.

В фармацевтической промышленности используется способность ультразвука дробить твердые тела в жидкой среде – для получения различных препаратов в виде порошков, суспензий, аэрозолей и т.п. При стерилизации используется способность ультразвука губительно влиять на жизнедеятельность микроорганизмов. Портативные звуковые локаторы способны существенно облегчить слепым ориентирование в пространстве.

5.5.3. Новые направления лечебного использования ультразвука.

В настоящее время в практической медицине расширяется область применения фокусированного ультразвука с целью создания в глубине тканей высокой интенсивности. Медико-биологические аспекты использования фокусированного УЗ состоят в разрушении биологических тканей (нейрохирургия, офтальмология, нефрология, урология); раздражении нервных структур (неврология, аудиологическая диагностика и слухопротезирование), воздействии на биологически активные точки (акупунктура), получении аэрозолей (ультразвуковая аэрозольтерапия), непосредственном воздействии на внутренние органы (внутриорганная УЗ-терапия).

Среди путей оптимизации воздействия УЗ наиболее перспективным представляется путь биоуправления, основанный на использовании обратной связи в системе «пациент - физический фактор». Биосинхронизация - наиболее простой вариант биоуправляемой физиотерапии. В настоящее время проводятся исследования и разработка устройств, позволяющих перестраивать параметры (частоту, интенсивность, скважность) ультразвуковой терапии в соответствии с характером реакции организма и изменением деятельности его систем на лечебное воздействие.

Дальнейшие перспективы расширения медицинских применений ультразвука связано с внедрением новых технологий – таких как ультразвуковая голография, позволяющая получать трехмерные изображения биообъектов в процессе их жизнедеятельности.

Давно известно, что ультразвук, действуя на ткани, вызывает в них биологические изменения . Интерес к изучению этой проблемы обусловлен, с одной стороны, естественным опасением, связанным с возможным риском применения ультразвуковых диагностических систем для визуализации, а с другой - возможностью вызвать изменения в тканях для достижения терапевтического эффекта.

По ультразвуковой терапии существует обширная литература, хотя, к сожалению, большинство работ не отличается высоким качеством и содержит мало строгой научной информации. В этой главе обсуждение ограничено работами, имеющими прочную научную основу.

Терапевтический ультразвук может быть условно разделен на ультразвук низких и высоких интенсивностей. Основная задача применения ультразвука низких интенсивностей неповреждающий нагрев или какие-либо нетепловые эффекты, а также стимуляция и ускорение нормальных физиологических реакций при лечении повреждений. При более высоких интенсивностях основная цель - вызвать управляемое избирательное разрушение в тканях.

Первое направление включает в себя большинство применений ультразвука в физиотерапии и некоторые виды терапии рака, второе - ультразвуковую хирургию.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГБОУ ВПО «ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ»

МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАФЕДРА МЕДБИОФИЗИКИ, ИНФОРМАТИКИ, ЭКОНОМИКИ

РЕФЕРАТ

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА В ХИРУРГИИ

Выполнила:

студентка 1 курса 103 гр. пед. ф-та Фазуллина А.И.

Проверил:

ст. преподаватель Рябчикова М.С.

Введение

Основные области применения ультразвука в хирургии

Ультразвуковая диагностика

Ультразвуковые инструменты

Ультразвуковой комплекс для лапароскопии

Бактерицидные свойства ультразвука

Заключение

Приложение

Введение

Цель работы : выявить основные области применения ультразвука в оперативной хирургии.

Задачи :

раскрыть понятия ультразвук, ультразвуковая диагностика;

установить физические основы применения ультразвука;

роль ультразвука в хирургии.

Актуальность темы : сегодня ультразвук с успехом применяется в ряде областей медицины и в первую очередь для лечебных целей в терапии, в диагностике различных заболеваний, в хирургической практике. С помощью ультразвука стерилизуют жидкости, моют и дезинфицируют хирургические инструменты, руки хирурга, производят диспергирование и ингаляцию. Использование ультразвука в медицине основано на физических явлениях, происходящих в биологических тканях: это различное поглощение ультразвука тканями, отличающимися внутренним строением, отражение ультразвуковых колебаний при переходе сред разной плотности, образование под действием ультразвука тепла в тканях (возбуждение в них колебаний, развитие различных потоков биологических жидкостей и т.д.).

Ультразвуком называются звуковые колебания, лежащие выше порога восприятия органа слуха человека. Пьезоэффект, благодаря которому получают ультразвуковые колебания, был открыт в 1881 году братьями П. Кюри и Ж.-П. Кюри. Свое применение он нашел во время первой мировой войны, когда К.В. Шиловский и П.Ланжевен разработали сонар, использовавшийся для навигации судов, определения расстояния для цели и поиска подводных лодок. В 1929 году С.Я. Соколов применил ультразвук для неразрушающего контроля в металлургии (дефектоскопия). Этот крупнейший советский физик-акустик явился родоначальником ультразвуковой интроскопии и автором наиболее часто используемых и совершенно различных по своей сути методов современного звуковидения.

Попытки использования ультразвука в целях медицинской диагностики привели к появлению в 1937 году одномерной эхоэнцефалографии. Однако лишь в начале пятидесятых годов удалось получить ультразвуковое изображение внутренних органов и тканей человека. С этого момента ультразвуковая диагностика стала широко применяться в лучевой диагностике многих заболеваний и повреждений внутренних органов.

В зависимости от поставленной задачи ультразвуковые инструменты могут иметь самые разные размеры и форму.

Применительно к операциям, проводимым на брюшной полости пациента эффективность достигается благодаря применению методов лапароскопической (от греч. lapara -- пах, чрево и skopeo -- смотрю) хирургии. Для лапароскопических операций используются лапароскоп и специальные инструменты, которые вводятся по троакарам через отдельные миниатюрные проколы (не более 1 см) в брюшной полости. Небольшие проколы, производимые при лапароскопических хирургических вмешательствах, практически не травмируют мышечную ткань.

Одной из основных и наиболее важной частью ультразвукового комплекса для лапароскопии является ультразвуковая колебательная система (УЗКС), преобразующая электрические колебания ультразвуковой частоты в механические. От того, насколько эффективно она осуществляет свою функцию, зависят такие эксплуатационные параметры аппарата как: максимальная амплитуда ультразвуковых колебаний, допустимое время непрерывной работы, разогрев колебательной системы и рабочих инструментов.

Колебательная система, как правило, строится по полуволновой конструктивной схеме, сочетающей в себе электроакустический преобразователь (пьезоэлектрический) и концентратор.

Для осуществления ультразвукового резания и коагуляции необходимым и достаточным условием является достижение амплитуды колебаний порядка 150 мкм. К сожалению, при таком значении амплитуды колебаний велика вероятность возникновения изгибных колебаний. При этом наблюдается разрушение рабочего инструмента.

Для выполнения различного рода лапароскопических операций применяется несколько сменных рабочих инструментов (до 10 шт.), которые отличаются длиной, диаметром и формой окончаний. Длина всех сменных рабочих инструментов выбиралась из условий обеспечения кратности половине длины волны продольных ультразвуковых колебаний в материале инструмента.

Бактерицидный эффект позволяет использовать простую и оригинальную методику самостерилизации 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, увеличивая проницаемость мембран клеток болезнетворных бактерий по отношению к дезинфицирующему веществу, ультразвук повышает эффективность его действия, что позволяет в 10-100 раз снизить концентрацию этого вещества в растворе. Если, например, лезвие ультразвукового скальпеля погрузить в бульон со стандартной культурой гемолитического плазмокоагулирующего стафилококка, после этого включенный инструмент подвергнуть двухминутной самостерилизации в разбавленном (0,025...0,5%) растворе диоцида, выключить его и привести в соприкосновение с поверхностью кровяного агара, то число выросших микробных колоний окажется тем меньшим, чем выше была амплитуда колебаний инструмента

На практике для стерилизации ультразвуковой инструмент, колеблющийся с максимальной амплитудой, опускают на несколько секунд в сосуд с любым дезинфицирующим раствором, например, перикиси водорода.

Заключение

В настоящее время ультразвуковой метод нашел широкое диагностическое применение и стал неотъемлемой частью клинического обследования больных. По абсолютному числу ультразвуковые исследования в плотную приблизились к рентгенологическим. Одновременно существенно расширились и границы использования эхографии. Во- первых, она стала применятся для исследования тех объектов, которые ранее считались недоступными для ультразвуковой оценки (легкие, желудок, кишечник, скелет), так что в настоящее время практически все органы и анатомические структуры могут быть изучены сонографически. Во-вторых, в практику вошли интракорпоральные исследования, осуществляемые введением специальных микродатчиков в различные полости организма через естественные отверстия, пункционным путем в сосуды и сердце либо через операционные раны. Этим было достигнуто значительное повышение точности ультразвуковой диагностики. В-третьих, появились новые направления использования ультразвукового метода. Наряду с обычными плановыми исследованиями, он широко применяется для целей неотложной диагностики, мониторинга, скрининга, для контроля за выполнением диагностических и лечебных пункций.

Приложение

Ультразвук - звуковые волны имеющие частоту выше воспринимаемых человеческим ухом, обычно, под ультразвуком понимают частоты выше 20 000 Герц.

Ультразвуковая диагностика - метод исследования человеческих органов, основанный на способности ультразвуковых волн проникать сквозь ткани, показывая картину состояния организма на экране.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Применение ультразвука с лечебной целью. Механическое, термическое, физическое воздействие ультразвука. Методы ультразвуковой терапии: контактный, ультрафонофорез, рефлексотерапия, интракорпоральный, эндоскопический. Аппараты для ультразвуковой терапии.

презентация , добавлен 05.02.2015

Способы получения и свойства ультразвука. Изображение внутренних органов человека с помощью ультразвуковых волн. Ультразвуковые генераторы (медицинский, школьный). Свойство отражения ультразвуковой волны в медицинской ультразвуковой диагностике.

контрольная работа , добавлен 03.02.2011

Определение и характеристика ультразвука, его основные источники. Действие ультразвука на биологические объекты. Применение ультразвука в диагностике и терапии. Частотная граница между звуковыми и ультразвуковыми волнами. Ультразвуковой свисток Гальтона.

презентация , добавлен 28.04.2016

Физические характеристики звука. Понятие ультразвука и принцип действия электромеханических излучателей. Медико-биологичесике приложения ультразвука. Методы диагностики и исследования: двумерная и доплеровская эхоскопия, визуализация на гармониках.

презентация , добавлен 23.02.2013

Биологические и физические характеристики ультразвука. Механизмы физиологического и лечебного действия (механический, тепловой и физико-химический факторы). Аппаратура, методика и техника ультразвуковой терапии. Показания и противопоказания к лечению.

реферат , добавлен 27.04.2009

Адаптация организма ребенка к условиям внеутробной жизни. Современные методы ультразвуковой диагностики. Современные ультразвуковые приборы. Применение ультразвуковой диагностики. Методика проведения нейросонографии. Дисплазия тазобедренного сустава.

презентация , добавлен 18.09.2013

История сердечно-сосудистой хирургии как отрасли хирургии и медицинской специальности, ее подходы к решению проблем в период первых открытий. Зарождение кардиохирургии как хирургического направления в России. Открытия в области хирургии сердца и сосудов.

реферат , добавлен 22.12.2013

Характеристика и назначение ультразвуковой терапии, ее физическое обоснование и специальная аппаратура. Методика и техника проведения процедур и механизм действия фактора на организм. Показание и противопоказания к использованию ультразвуковой терапии.

реферат , добавлен 23.11.2009

Статистические данные заболеваемости остеопорозом. Опорно-двигательный аппарат человека: остеология, классификация костей. Исследование синовиальной жидкости. Артрография и трепанобиопсия. Радионуклидная диагностика. Биологическое действие ультразвука.

курсовая работа , добавлен 16.12.2012

Сущность ультразвукового метода как принципиально нового способа получения медицинского изображения, его разработка и внедрение в практику. Физические свойства и биологическое действие ультразвука. Преимущества эхографии, ее безопасность, виды датчиков.