Электрохирургический инструментарий для рассечения и коагуляции мягких тканей на основе наноструктурированного кристаллического диоксида циркония

Электрохирургическое оборудование, включающее инструментарий для рассечения и коагуляции биологических тканей, применяется во всех операционных. По данным Всемирной организации здравоохранения, в настоящее время 80% хирургических операций в мире проводится с использованием высокочастотного электрохирургического оборудования. В России доля таких операций составляет около 70% [1]. Однако, несмотря на широкое распространение высокочастотной электрохирургии, производимый различными компаниями электрохирургический инструментарий имеет функциональные и эксплуатационные недостатки. К числу основных недостатков относится налипание биотканей и образование нагара на рабочих поверхностях, недостаточная острота режущей кромки, интенсивная электрохимическая эрозия, отсутствие опережающего гемостаза в режущем инструменте и другие.

Анализ недостатков электрохирургического инструмента, выпускаемого отечественными и зарубежными производственными компаниями, показал, что критериями эффективности для высокотехнологичного электрохирургического инструментария являются:

• •    Отсутствие адгезии к белкам биоткани.

• •    Отсутствие нагара на рабочих поверхностях.

• •    Высокая износостойкость.

• •    Устойчивость к плазмохимическим процессам.

• •    Сверхострая режущая кромка.

• •    Адекватный гемостаз и высокопрочная коагуляция.

В последние годы научно-производственной компанией ООО «Новые энергетические технологии» (Москва) при участии Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН (ИОФ РАН) и Первого МГМУ им. И.М. Сеченова проводились исследования, направленные на поиск технических решений по созданию электрохирургического инструмента, обладающего указанными выше свойствами. Было установлено, что использование конструкционных материалов на основе кристаллического, наноструктурированного, частично стабилизированного диоксида циркония (ЧСЦ) для рабочей части электрохирургического инструмента, открывают новые возможности для создания биполярного электрохирургического инструмента, обладающего высокими функциональными и эксплуатационными характеристиками.

Сочетание таких свойств, как: повышенная прочность, вязкость разрушения, износостойкость, низкая адгезия к биотканям и антипригарные свойства, делает нанострукту-рированный ЧСЦ перспективным материалом как для изготовления режущих лезвий сверхострого и износостойкого электрохирургического инструмента, так и для напыления тонких пленок с антипригарными свойствами на рабочие поверхности коагулирующего электрохирургического инструмента.

Использование оптимизированного по составу, кристаллического, наноструктурированного частично стабилизированного диоксида циркония в качестве конструкционного материала режущих лезвий биполярных электрохирургических ножниц, а также его напыление на рабочие поверхности биполярного пинцета позволило разработать и провести апробацию экспериментальных образцов биполярных электрохирургических инструментов принципиально нового типа. К числу этих инструментов относятся:

• –    биполярные электрохирургические ножницы с режущими лезвиями из кристаллического, наноструктуриро-ванного, частично стабилизированного диоксида циркония (рис. 1а);

• –    биполярные электрохирургические пинцеты и пинцеты-диссекторы с антипригарным покрытием рабочих частей наноструктурированным, частично стабилизированным диоксидом циркония (рис. 1 б, рис. 1 в);

Биполярные ножницы предназначены для рассечения мягких тканей с функцией коагуляции пересекаемых мелких и средних кровеносных сосудов, а также для биполярной коагуляции и диссекции отдельных участков ткани с помощью высокочастотного электротока. Особенностью конструкции биполярных ножниц является наличие опережающего гемостаза. Эффект опережения, обеспечиваемый специальной конструкцией инструмента, дает возможность рассекать слои биоткани с уже завершенной коагуляцией, обуславливая бескровное рассечение мягких тканей. Апробация ножниц с функцией опережающего гемостаза в операционном отделении ГКБ №61 г. Москвы подтвердила правильность выбора конструктивных решений и возможность бескровного рассечения мягких тканей.

Биполярные пинцеты предназначены для коагуляции кровеносных сосудов диаметром до 2,0–2,5 мм и формирования коагуляционных спаек бесконтактным (полевым)

Рис. 1. Экспериментальные образцы биполярных электрохирургических инструментов с рабочими частями из наноструктурированного диоксида циркония способом. Другой модификацией этого инструмента является биполярный пинцет-диссектор, предназначенный для рассечения и диссекции мягких тканей.

Для оптимальной работы электрохирургического инструментария необходимы специализированные высокочастотные генераторы с оптимальным согласованием параметров выходного тока для каждого типа биполярного инструмента. Разработка специализированных высокочастотных генераторов является важным звеном при создании нового вида высокотехнологичного электрохирургического инструментария на основе диоксида циркония.

Материал и методы исследования

Клинические испытания инструментов и специализированного высокочастотного генератора проведены в клинике факультетской хирургии №2 Первого московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова на базе хирургических отделений ГКБ №61 г. Москвы (главный врач – К.Э. Соболев).

В качестве объекта испытаний были последовательно отобраны 15 больных с заболеваниями щитовидной железы. Особенности оперирования на щитовидной железе обусловлены необходимостью максимально прецизионного оперирования в условиях богатого кровоснабжения тканей. Только в условиях «сухого» операционного поля можно безопасно манипулировать в зоне прохождения магистральных сосудов шеи, глотки, гортани, трахеи, пищевода и возвратного гортанного нерва [2, 3, 4]. Типичная методика операции тиреоидэктомии или резекции щитовидной железы требует наложения большого числа нерас-сасывающихся лигатур на мелкие сосуды, что рискованно соскальзыванием лигатур и развитием интра- или послеоперационных кровотечений. Возникновение кровотечения на операции является одной из причин травмы возвратного гортанного нерва при попытках остановки [2, 3, 4]. Использование испытуемого электрохирургического инструментария должно позволить избежать этих осложнений, что подтверждают результаты предварительно проведенного исследования.

Все оперированные больные были женщины в возрасте от 30 до 52 лет, средний возраст больных составил 39,2±8,7 лет. Характеристика больных по объему оперативного вмешательства и характеру патологии щитовидной железы представлена в таблице №1.

Доступ к щитовидной железе при всех вмешательствах выполнялся традиционно: разрез кожи типа Кохера на передней поверхности шеи длинной от 4 до 8 см; рассечение подкожной клетчатки, поверхностной фасции шеи с лигированием поверхностных шейных вен (мягкие ткани рассекались биполярными ножницами); пересечение между зажимами передней группы коротких мышц (mm. sternohyoidei, sternothyreoidei, omohyoidei).

Таблица 1

Объем оперативного вмешательства и характер патологии щитовидной железы

Объем операции	Характер патологии щитовидной железы			Итого
	Узловой коллоидный зоб	Диффузный токсический зоб	Рак щитовидной железы
Гемитиреоидэктомия	6	–	–	6
Субтотальная резекция щитовидной железы	3	2	–	5
Тиреоидэктомия	2	–	2	4
Всего	11	2	2	15

к биотканям, а вследствие этого уменьшение зоны коагуляционного некроза, более безопасное манипулирование в зоне прохождения важных анатомических структур, уменьшение продолжительности операции (рис. 8–11).

Благодаря высокопрочной коагуляции, при использовании электрохирургического инструмента с рабочими частями из наноструктурированного диоксида циркония, во всех 15 наблюдениях интраоперационного кровотечения отмечено не было. В раннем

Далее, в отличие от традиционной методики, при которой перевязывают множество мелких ветвей щитовидной артерии и притоков яремной вены, препаровка тканей, пересечение и коагуляция сосудов диаметром до 2–2,5 мм осуществлялась с использованием биполярного электрохирургического инструмента с рабочими частями из наноструктурированного диоксида циркония. В случае субтотальной резекции щитовидной железы инструмент позволял коагулировать ветви верхней и нижней щитовидных артерий и вен субфасциально, без наложения большого количества зажимов и лигатур (рис. 2, 3, 4). В случае гемитиреоидэктомии и тиреоидэктомии стволы верхней и нижней щитовидных артерий перевязывались (рис. 5).

При пересечении перешейка и мобилизации щитовидной железы от трахеи инструмент также обеспечивал адекватную коагуляцию (рис. 6, 7).

Немаловажными являются факты отсутствия у используемого инструмента эффекта электрической дуги, нагара и адгезии

послеоперационном периоде таких специфических осложнений, как травма гортанного нерва и гипокальциемия, у больных также не наблюдалось.

Заключение

Разработка нового электрохирургического инструмента с использованием в качестве конструкционного материа-

Рис. 6. Пересечение перешейка щитовидной железы

Рис. 7. Мобилизация щитовидной железы от трахеи

Рис. 3. Коагуляция боковой вены

Рис. 8. Мобилизация доли от трахеи. Отсутствие эффекта электрической дуги

Рис. 9. Видна электрическая дуга при работе с монополяр-ной коагуляцией

Рис. 2. Пересечение и коагуляция ветви верхней щитовидной артерии

Рис. 4. Рассечение тканей у верхнего полюса доли

Рис. 5. Пересечение ствола верхней щитовидной артерии

Рис. 10. Зона коагуляционного некроза при работе с испытуемым инструментом

Рис. 11. Зона коагуляционного некроза при работе с монопо-лярной коагуляцией

ла его рабочих частей монокристаллического, нанострук-турированного, частично стабилизированного диоксида циркония является совершенно новым, инновационным направлением в разработке электрохирургического инструментария в мировой практике. Работы по разработке и созданию этого инструментария являются результатом совместной деятельности ИОФ РАН, ЦКБ РАН и научнопроизводственной фирмы ООО «Новые энергетические технологии» (Москва) при участии Первого московского государственного медицинского университета им. М.М. Сеченова. Опытные образцы инструментария демонстрировались на Международной медицинской специализированной выставке и Конгрессе медицинского оборудования MEDICA – 2011 (Дюссельдорф, Германия) и вызвали интерес у специалистов ведущих западных фирм («BOWA», «MARTIN», «ALSA»). Получены предложения о проведении совместных ограниченных клинических испытаний в Западных клиниках, которые в настоящее время проводятся.

Клинические испытания электрохирургического инструмента с рабочими частями из наноструктурированного диоксида циркония показали его высокую эффективность, функциональность и безопасность при хирургических вмешательствах на богатых кровоснабжением органах и тканях.

Работа по созданию инструментария выполнена компанией ООО «Новые энергетические технологии» при участии специалистов Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН в рамках Государственного контракта № 16.522.12.2022 от 11 июля 2012 года.