چاقوی الکتریکی

جراحی الکتریکی (که جراحی HF و جراحی RF نیز نامیده می شود)، عبارت است از؛ اعمال جریان الکتریکی فرکانس بالا به بدن انسان به منظور از بین بردن ضایعات، خونریزی مداوم یا ایجاد برش در بافت و در عین حال می تواند برای برش دادن، منعقد کردن یا خشک کردن بافت استفاده شود. مزایای این نوع جراحی، امکان ایجاد برش های دقیق با خونریزی کم است. اساس جراحی الکتریکی، اثر گرمایی در نتیجه عبور جریان از بافت است. از اثر گرمایی برای "انعقاد" یا "برش" استفاده می شود.

اثر گرمایی وابسته به مقاومت بافت، چگالی جریان و زمان اعمال جریان است. با عبور جریان الکتریکی از بافت، بسته به نوع جریان و فرکانس آن یکی از اثرات زیر ایجاد می شود:

۱) اثر الکترولیتی: در هنگام استفاده از جریان DC یون های مثبت به سمت قطب منفی و یون های منفی به سمت قطب مثبت حرکت می کنند. جریان DC به خاطر اثرات حرارتی و الکترولیتی روی بافت برای استفاده در جراحی الکتریکی نامناسب است. این جریان در محل الکترودها ایجاد اسید و باز می کند. این اثر در یونتوفورز استفاده می شود؛ اما امکان استفاده از ان در جراحی الکتریکی، به علت آسیب الکترولیتی به بافت وجود ندارد.

۲) اثر فارادیک: هنگام استفاده از جریان متناوب با فرکانس تا ۲۰۰۰ هرتز ایجاد می شود. این جریان، اثرات حرارتی دارد. به علاوه این فرکانس ها اثر فارادیک دارند، که باعث تحریک عصبی عضلانی می شود. از اثر فارادیک در درمان و تشخیص تحریک الکتریکی ( مثلا برای درمان paralysis ماهیچه ای) استفاده می شود.

۳) اثر حرارتی: اثر حرارتی وابسته به مقاومت ویژه بافت، چگالی جریان و زمان اعمال جریان به بافت است.

در جراحی الکتریکی تنها می توان از جریان های متناوب با فرکانس های بالای ۳۰۰ کیلوهرتز استفاده کرد. اثر حرارتی در بافت برای ایجاد برش و انعقاد استفاده می شود و با استفاده از این جریان ها، ایجاد اسید و باز و تحریک عصبی عضلانی وجود ندارد. تمام دستگاه های جراحی الکتریکی از فرکانس های بالای ۳۰۰ کیلوهرتز استفاده می کنند.

اثر دماهای مختلف روی بافت ها را می توان به صورت زیر بیان کرد :

ـ ۴۲°C آسیب قابل بازگشت در سلول

ـ ۴۹°C آسیب غیرقابل بازگشت در سلول

ـ ۷۰°C انعقاد

ـ ۱۰۰°C خشک کردن

ـ ۲۰۰°C کربنیزه شدن

ـ ۵۰۰°C تبخیر

اثر دما های مختلف بر بافت ها

در اینجا ذکر تفاوت میان جراحی الکتریکی و برش الکتریکی ضروری به نظر می رسد. در ESU جریان الکتریکی فرکانس بالا از طریق الکترود به بافت اعمال می شود و بافت را گرم می کند و سپس از طریق یک الکترود برگشتی بزرگ تر به ESU برده می شود. در حالی که در برش الکتریکی، توسط جریان های الکتروکوتر، جریانی از بدن بیمار عبور نمی کند، بلکه نوک پروب از طریق عبور جریان الکتریکی از یک سیم با مقاومت بالا گرم می شود. سپس گرمای انتقال یافته از نوک پروب به بافت، باعث برش یا انعقاد آن می شود که به شکل پروب مورد استفاده بستگی دارد. الکتروکوتر از یک پروب برای برش بافت و انعقاد آن به صورت هم زمان استفاده می کند. در این دستگاه از گرما برای برش بافت استفاده می شود. در حالی که در ESU دانسیته عبور جریان باعث برش بافت می شود و هر چه جریان سینوسی تر باشد، برش بهتری صورت خواهد گرفت. اثر گرمایی در جراحی الکتریکی به خاطر مقاومت الکتریکی بافت در برابر جریان فرکانس بالا و با دانسیته بالا، تولید می شود، در حالی که در دستگاه های الکتروکوتر از یک پروب گرم شده استفاده می شود.

برخی از ESU ها با جریان کم و توان پایین تولید شده اند و برای استفاده های کلینیکی در مطب پزشکان استفاده می شوند و می توانند بدون استفاده از الکترود خنثی به کار روند؛ اما در مورد اکثرESU های با جریان بالا وجود الکترود خنثی الزامی است.

اثر جراحی در ESU توسط عواملی نظیر توان، شکل موج، نوع بافت، تکنیک جراح، اندازه و شکل سر الکترود فعال تعیین می شود. به عنوان مثال در نوع خاصی از انعقاد به نام “desiccation” دمای بافت نزدیک الکترود فعال تا حدی بالا برده می شود که پروتیین های سلول ها تغییر می کنند اما از بین نمی روند.

اگر بافت توسط یک جریان متناوب فرکانس بالا، به کندی تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد گرم شود مایع داخل و خارج سلولی بخار می شود و بافت منعقد و جمع می شود. برای انعقاد بافت ها دمایی حدود ۷۰ درجه سانتیگراد لازم است. انعقاد در دماهای پایین تر نسبت به برش رخ می دهد و مایع داخل سلول تبخیر می شود، بدون آن که غشای سلول از بین برود، لذا حجم آن کم می شود.

برای ایجاد برش با استفاده از جریان فرکانس بالا نیاز به ایجاد اسپارک و چگالی کافی جریان است. در این فرایند، تبخیر بسیار سریع مایع داخل سلولی باعث تخریب غشای سلول می شود. اگر از جریان متناوب فرکانس بالا برای گرم کردن سریع بافت تا دمای بالای ۱۰۰ درجه سانتیگراد استفاده شود، به نحوی که فشار تبخیر غشای سلول را از بین ببرد، در این حالت عمل برش رخ می دهد. مزایای این برش نسبت به برش مکانیکی با چاقو، انعقاد هم زمان آن، جلوگیری از آسیب مکانیکی به بافت، عدم نیاز به نیروی مکانیکی و غیره است. ایجاد برش توسط یک جریان متناوب فرکانس بالا تنها در صورتی ممکن است که ولتاژ بین بافت هدف و الکترود فعال آنقدر بالا باشد که آرک الکتریکی ایجاد شود. لذا پارامتر اساسی در برش الکتریکی، آرک است. تنها در صورتی آرک ایجاد می شود که ولتاژ بین الکترود فعال و بافت ۲۰۰Vp یا بیشتر باشد. با افزایش ولتاژ شدت آرک نیز بالا می رود و هر چه شدت آرک بالاتر رود عمق انعقاد در حین برش بیشتر می شود. عمل برش در فرکانس، ولتاژ و توان بالاتری انجام می شود. ضریبی به نام ضریب تاج (Crest Factor) تعریف می شود که حاصل تقسیم مقدار متوسط موج به مقدار موثر آن است و عددی بین جذر ۲ و ۱/۳ خواهد بود. هر چه این ضریب بزرگ تر باشد انعقاد بیشتر و هر چه کمتر باشد برش بیشتر است. مثلا در ضریب تاج برابر جذر دو، برش خالص و در ضریب تاج برابر ۱/۳ انعقاد خالص و بین این دو blend وجود دارد.

هیچ مدرکی مبنی بر کم خطرتر بودن جریان انعقاد نسبت به جریان برش وجود ندارد. بلکه احتمالا تنظیم توان در هر یک مهم ترین فاکتور در توان خروجی نهایی و میزان خطر ایجاد شده است.

انواع مودهای انعقاد

انعقاد یا هموستاز بستگی به ولتاژ و مدولاسیون دارد. در نمونه دستگاه های مختلف مودهای مختلف انعقادی موجود هستند، از جمله:

انعقاد Soft

ولتاژ پیک بین الکترود فعال و بافت کمتر از ۲۰۰Vp است. لذا آرک رخ نمی دهد و کربنیزه شدن ناخواسته و برش ناخواسته رخ نمی دهد. به علاوه میزان ساییدگی الکترود فعال در این مود زیاد نیست. در برخی دستگاه ها این قابلیت وجود دارد که در این مورد، به محض تماس الکترود با بافت، جریان به صورت خودکار برقرار می شود. جریان افزایش می یابد هنگامی که مایع داخل و خارج سلولی تبخیر شود. پس از تبخیر، جریان به صورت ناگهانی تا مقدار حداقلی، کم می شود.سنسورهای موجود این تغییرات را ثبت می کنند و با رسیدن به حد خاصی ژنراتور به صورت خودکار خاموش می شود.

انعقاد Forced

انعقاد Spray

انعقاد بهبود داده شده با گاز آرگون استفاده از گاز آرگون جهت افزایش کارایی انعقادی ESU امکان جلوگیری از خون ریزی سریع و موثر بافت در ارگان های با عروق خونی فراوان را فراهم می کند. توان مورد نیاز در روش آرگونی در مقایسه با روش انعقاد معمولی بسیار زیاد است. غیر از آرگون می توان از گازهای دیگر نیز استفاده کرد. مزیت گاز آرگون، یونیزه شدن راحت آن در میدان الکتریکی فرکانس بالا غیرسمی بودن و نیز مقرون به صرفه بودن آن نسبت به گازهای دیگر است.

سیستم های انعقاد بهبود یافته با آرگون جزو ملحقات ESU های تک قطبی هستند و قابلیت ایجاد انعقاد یکنواخت و سریع در نواحی بزرگ دچار خونریزی را دارد. در این حالت جریان الکتریکی از طریق گاز آرگون یونیزه شده هادی به بافت جریان می یابد. سیستم اعمال گاز آرگون می تواند در یک چرخ متحرک جداگانه یا در همان محفظه ESU قرار بگیرد. سیستم های با این قابلیت به هندپیس های ویژه ای نیاز دارند که هم لوله های مربوط به گاز آرگون را در برمی گیرد و هم هادی جریان الکتروسرجیکال را در بر می گیرند. هندپیس معمولا در فاصله یک سانتیمتری از بافت نگه داشته می شود. به علاوه گاز آرگون خون و مایعات دیگر و مواد اضافی را از محل جراحی پاک می کند و لذا دید جراح بهبود می یابد. عمق نفوذ در هنگام انعقاد با گاز آرگون بسیار کم است (۳ تا ۴ میلیمتر). لذا در بافت هایی با ضخامت کم مانند کبد بسیار سودمند است چرا که در غیر این صورت امکان ایجاد نکروز در آن ها زیاد است.

مزایای برش به همراه آرگون

جایگزین شدن اکسیژن

کاهش توده دود ایجاد شده

کم شدن میزان کربنیزه شدن بافت

برش های همگن تر

دید بهتر به خاطر کنار رفتن مایعات و مواد اضافی

انواع مودهای یک دستگاه جراحی الکتریکی

تک قطبی در این حالت یک الکترود فلزی خنثی با سطح مقطع نسبتا بزرگ و یک الکترود فعال (که پزشک با آن کار می کند) استفاده می شود. مسیر جریان توسط الکترود فعال، بدن بیمار و الکترود خنثی ایجاد می شود. گرم شدن بافت تا حد زیادی محدود به بافت در تماس با سر الکترود فعال است. در نقاط دیگر به دلیل پخش شدن جریان در سطح مقطع زیاد، چگالی آن کم بوده و گرمای قابل توجهی ایجاد نمی کند.

مود دوقطبی در این حالت جریان در ناحیه کوچکی از بدن بیمار جاری می شود. این نوع جراحی الکتریکی برای منعقد کردن بافت های کوچک و ظریف استفاده می شود، به عنوان مثال در جراحی های چشم پزشکی، زنان و عصبی. در این نوع جراحی از یک انبرک خاص استفاده می شود که هر یک از سرهای آن به یکی از قطب های منبع دستگاه جراحی الکتریکی متصل است. با قرار گرفتن بافت در بین دو سر این انبرک، جریان فرکانس بالایی بین این دو سر جاری شده که از بافت عبور کرده و آن را گرم می کند.

انواع ژنراتور

مدارات ESU ها در دو نوع حالت جامد یا spark gap/vacuumtube هستند. مدارات حالت جامد شامل مدارهای اسیلاتور و آمپلی فایرهای بر اساس ترانزیستور هستند که با تغییر فرکانس و شکل موج، انواع شکل موج های مناسب برای برش تنها، انعقاد تنها یا ترکیبی از مشخصه های آن ها ( شکل موج های blend که می توانند هم زمان ایجاد برش و انعقاد کنند) را تولید می کنند. وسایل spark gap/vacuumtube از مدارات spark gap برای تولید شکل موج های فرکانس بالا استفاده می کنند. آن ها می توانند از طریق تولید آرک هایی در فاصله هوایی به بافت ایجاد انعقاد کنند. گرچه این دستگاه ها به اندازه دستگاه های با مدارات حالت جامد ایمن نیستند.

کنترل توان

در یونیت های معمولی جراحی الکتریکی، امکان دارد ولتاژ خروجی به مقدار زیادی نوسان داشته باشد. ممکن است در محلی ولتاژ آنقدر زیاد شود که باعث کربنیزه شدن بیش از حد بافت شود و در جای دیگر به قدری کم باشد که برش مناسبی را ایجاد نکند. عوامل زیر می توانند در ایجاد تغییرات در ولتاژ خروجی نقش داشته باشند:

۱) شکل و اندازه الکترود برش

۲) نوع و سرعت برش

۳) مشخصه های بافت

در برخی از دستگاه های جراحی الکتریکی تنظیم توان خروجی به صورت خودکار انجام می شود. در طی تنظیم خودکار از سنسورهای بسیار حساسی که دائما پارامترهای مختلف مانند جریان، ولتاژ، شدت آرک و غیره را مانیتور می کنند، استفاده می شود. این پارامترها برای محاسبه مقادیر جدید خروجی استفاده می شوند. این محاسبات توسط میکروپروسسور انجام می شوند.

توان خروجی به صورت دینامیک در محدوده های از پیش تعیین شده تنظیم می شود. این کار مستقل از الکترود مورد استفاده برای برش، جهت برش و بافت است. در ابتدای فاز برش سیستم توان بالایی را برای یک زمان کوتاه اعمال می کند (PPS یا سیستم پیک توان).

ایمنی

برخی از مشکلات احتمالی در هنگام استفاده از ESU ها به صورت زیر هستند:

۱) سوختگی در محل الکترود خنثی اگرچه اکثر یونیت ها به مانیتور پیوسته کابل الکترود خنثی مجهز هستند، در صورت جدا شدن آن از ESU یا الکترود خنثی یا ایجاد قطعی در آن دستگاه را غیرفعال می کنند. به علاوه در برخی دستگاه ها مانیتورهایی برای بررسی کیفیت اتصال الکترود به پوست نیز وجود دارد. اگر امپدانس بین الکترود و پوست از حدی بیشتر شود، نشان می دهد که تماس به خوبی برقرار نشده و لذا مانیتور آلارم داده و دستگاه را غیرفعال می کند.

۲) دومین جراحت شایع ناشی از جراحی الکتریکی در اثر فعال شدن سهوی الکترود فعال و تماس سر آن با بافت است. لذا پیشنهاد می شود که در هنگام عدم استفاده، الکترود فعال در نگهدارنده های ایمنی قرار داده شود.

۳) ESU ها می توانند در محیط های پراکسیژن یا اتاق های جراحی ایجاد احتراق کنند.

۴) در ضمن این دستگاه ها می توانند تداخل الکترومغناطیسی (EMI) به اندازه کافی بزرگ، برای اثر گذاشتن روی عملکرد دستگاه های دیگر در اتاق عمل مانند مانیتورینگ، وسایل تزریق، تخت های جراحی و پیس میکرها ایجاد کنند. مهم ترین تداخل ایجاد شده به پیس میکرها مربوط می شود. یعنی در اثر تداخل دستگاه جراحی الکتریکی، پیس میکر دچار مشکل شده و نیاز به جراحی برای تعویض آن است. به علاوه امکان دارد جریان های جراحی الکتریکی که از کاتترپیس میکر عبور می کنند، در محل الکترودها به بافت قلبی آسیب برسانند و ایجاد فیبریلاسیون قلبی کنند. گرچه این نوع مسائل اخیرا گزارش نشده اند.

۵) مساله دیگری که ممکن است در هنگام استفاده از ESU ها ایجاد شود، تل دودی است که با اعمال جریان الکتریکی به بافت ایجاد می شود. تبخیر مایع درون بافت و تخریب بافت، ایجاد دود و بخار می کند که می تواند هم برای بیمار و هم برای کارکنان مضر باشد. لذا می توان اتاق های عمل را مجهز به سیستم تخلیه کرد.

۶) در هنگام استفاده از گاز آرگون، خطر آمبولیسم گازی وجود دارد. پیشنهاد می شود که پرسنل اتاق عمل برای مواجهه با چنین شرایطی آماده باشند.

در سیستم های جراحی الکتریکی با مارک ERBE برای محافظت بیمار در برابر سوختگی های ناخواسته یک سیستم ایمنی به نام NESSY طراحی شده است. این سیستم بر اساس اندازه گیری پارامترهای مختلف الکتریکی است. سیستم :

جهت گیری صحیح الکترود خنثی (اندازه گیری تقارن)

تماس بین الکترود خنثی و پوست (اندازه گیری مقاومت)

چگالی جریان در زیر الکترود خنثی را مانیتورمی کند.

الکترودهای ویژه طراحی شده توسط ERBE چند ویژگی منحصر به فرد دارند که عبارت اند از :

۱) نوار دایره ای که دور الکترودها است باعث می شود الکترود متقارن باشد و جریان به صورت یکنواخت به کل الکترود برده می شود. لذا ایجاد چگالی بالای جریان در یک نقطه از آن نشود.

۲) شکل دایره ای الکترودها باعث می شود جهت قرار دادن آن ( بر خلاف الکترودهای مستطیلی) مهم نباشد.

۳) دوتکه بودن الکترودها باعث می شود که سیستم دائم مقاومت دو قسمت را با هم مقایسه کند و اگر اختلاف آن ها از حدی بیشتر شود آلارم بدهد و در صورتی که اختلاف به حد بحرانی برسد دستگاه را خاموش کند، زیرا این به معنای عدم اتصال خوب یکی از نیمه های الکترود به بدن و در نتیجه ایجاد چگالی بالای جریان در سمت دیگر است. در این الکترودها توزیع توان گرمایی بین دو قسمت آن تقریبا۵۰ ۵۰ است، در حالی که در مورد الکترودهای خنثی مربعی شکل این همیشه درست نیست.

برخی از ESU ها خروجی ایزوله دارند. هدف از دستگاه های با خروجی ایزوله مینیمم کردن جریان *هایی است که از مسیرهای تماسی یا خازنی از بیمار به زمین جاری می شوند. با این کار ریسک سوختگی در نقاطی از بدن بیمار که در تماس با زمین است کم می شود. یونیت های Ground referenced معمولا ویژگی های اضافی دارند که برای حفاظت نواحی دیگر بدن در برابر سوختگی است. از جمله آن ها مدار مقایسه جریان عبوری از کابل فعال و جریان بازگشتی به ESU است. اگر این دو با هم اختلاف زیادی داشته باشند، یونیت آلارم داده و خاموش می شود.

پیشنهادات خرید دستگاه جراحی الکتریکی در ECRI

ESU ژنراتور حالت جامد ترجیحا باید بازه فرکانسی از ۳/۰ تا ۱ مگاهرتز داشته باشد و یک خروجی ایزوله تک قطبی، یک سوییچ دستی، یک سوییچ پایی و خروجی دوقطبی داشته باشد. برای استفاده همه منظوره در اتاق عمل ماکزیمم توان خروجی برای برش تک قطبی باید ۳۰۰ وات و ماکزیمم ولتاژ مدار باز باید ۲۰۰۰ ولت پیک به پیک باشد. ماکزیمم خروجی و ولتاژ مدار باز برای انعقاد باید ۱۲۰ وات و ۶۰۰۰ ولت پیک به پیک باشد. در مورد دو قطبی باید ماکزیمم ۵۰ وات و ۳۰۰ ولت پیک به پیک را استفاده کند. سیستم باید مانیتور RECQM ، یک خروجی مستقل، شاخص های فعال شدن بینایی و شنیداری و آلارمی شامل ولوم های بالای ۴۵dBA درفاصله یک متری، داشته باشد. یونیت باید نمایشگر تنظیمات توان داشته باشد و مجهز به سیستم سرد کننده یا تهویه باشد. یک ESU مجهز به ارگون، باید بازه فلوی ۰ تا ۱۰ لیتر بر دقیقه، ظرفیت تانک بالای ۱۲۰۰ لیتر و آلارم فشار پایین داشته باشد. آلارم یونیت باید بتواند ولوم های بالای ۴۵dB در فاصله یک متری ایجاد کند.

اثرات مختلفی که با عبور جریان الکتریکی از بافت، بسته به نوع جریان و فرکانس آن ایجاد می شود.

ایجاد انعقاد توسط جریان الکتریکی

برش توسط جریان الکتریکی

نمونه هایی از انواع روش های مورد استفاده برای ایجاد برش در جراحی الکتریکی