Chirurgia HF

Uso di un elettrocauterizzazione per la rimozione del lipoma

Nella chirurgia ad alta frequenza (di seguito denominata chirurgia ad alta frequenza ), la corrente alternata ad alta frequenza viene fatta passare attraverso il corpo umano per danneggiare o tagliare i tessuti in modo mirato a causa del riscaldamento da essa provocato. La diatermia o elettrocauterizzazione (dal greco Kaustos per bruciato') qui è un metodo chirurgico per la recisione di strutture tissutali o la rimozione completa del tessuto corporeo ( cauterizzazione ) con l' elettrocauterizzazione . Un grande vantaggio rispetto alle tecniche di taglio convenzionali con il bisturi è che l'emorragia può essere fermata contemporaneamente all'incisione occludendo i vasi interessati . I dispositivi utilizzati sono noti anche come bisturi elettrico .

Quando si asportano tumori maligni , l'uso del coltello elettrico vicino al tumore non deve essere utilizzato, poiché il patologo non può valutare le superfici di taglio bruciate e non può affermare se il tumore è stato completamente rimosso ( in sano ). Tuttavia, nulla impedisce che le superfici di resezione vengano raschiate con il cauterio per distruggere il seme tumorale (ovviamente non sul lato della preparazione).

utilizzo

Contrariamente al taglio meccanico del tessuto (ad esempio con un bisturi ), l'elettrocauterizzazione utilizza una corrente elettrica breve e intensa che taglia o vaporizza il tessuto a seconda della durata dell'uso.

La tecnologia elettrocaustica negli interventi è oggi molto diffusa ed è utilizzata praticamente in tutte le operazioni di routine, in particolare come possibilità praticabile, rapida e sostanzialmente innocua di sclerosare vasi sanguigni di piccole e medie dimensioni ai fini dell'emostasi intraoperatoria. È particolarmente importante in dermatologia , ma anche in aree in cui l'accesso è difficile e i tessuti adiacenti sensibili potrebbero essere danneggiati. Pertanto, l'elettrocauterizzazione è un metodo preferito di chirurgia cerebrale , specialmente nelle operazioni cerebrali stereotassiche come, per. B. la cingulotomia .

Principio fisico

L'elettrochirurgia ad alta frequenza si basa sulla legge di Joule . Quando la corrente elettrica scorre attraverso il corpo umano, si verificano tre diversi effetti:

• Stimolazione nervosa
• elettrolisi
• Joule elettricità calore

Il riscaldamento viene utilizzato nella chirurgia ad alta frequenza. Con la corrente alternata ad alta frequenza, l' elettrolisi e la stimolazione nervosa si verificano solo in misura molto ridotta.

La capacità termica risultante per volume di tessuto / è direttamente proporzionale alla legge di Joule secondo la resistenza specifica e il quadrato della densità di corrente superficiale . ${\ displaystyle \ Delta V}$ ${\ displaystyle \ Delta Q}$${\ displaystyle \ Delta t}$ ${\ displaystyle \ rho}$ ${\ stile di visualizzazione J}$

${\ displaystyle \ Delta Q = \ rho \ cdot J ^ {2} \ cdot \ Delta V \ cdot \ Delta t}$

Sono comuni valori da 1 A/cm² a 6 A/cm² per la densità di corrente superficiale J. Le condizioni da cui dipendono il tipo o l'aspetto e l'effetto del taglio sono:

• Densità corrente
• Durata dell'azione o velocità (di taglio) dell'elettrodo in movimento
• Forma dell'elettrodo
• Forma attuale
• Condizione del tessuto

Tecniche di applicazione

Tecnologia di applicazione monopolare

Tecnologia di applicazione monopolare

La tecnica monopolare è quella più utilizzata. Un polo della sorgente di tensione HF è collegato al paziente tramite un controelettrodo con l' area più ampia possibile . Questo elettrodo è spesso chiamato elettrodo neutro . L'altro polo è collegato allo strumento chirurgico e questo forma il cosiddetto elettrodo attivo . La corrente scorre dall'elettrodo attivo all'elettrodo neutro attraverso il percorso di minor resistenza. La densità di corrente è massima nelle immediate vicinanze dell'elettrodo attivo, dove l'effetto termico si manifesta maggiormente. La densità di corrente diminuisce con il quadrato della distanza.

L'elettrodo neutro dovrebbe essere il più grande possibile in modo che la densità di corrente nel corpo sia mantenuta bassa e non si verifichino ustioni. La pelle dell'elettrodo neutro non si riscalda notevolmente a causa dell'ampia superficie. Rigorose misure di sicurezza si applicano quando si collega l'elettrodo neutro. Per non provocare ustioni, sono fondamentali la corretta posizione e un buon contatto dell'elettrodo neutro (a seconda dell'area operativa).

Nel caso della tecnologia di applicazione monoterminale, una forma speciale di tecnologia monopolare, l'elettrodo neutro viene omesso. Il generatore è collegato a terra da un lato e la resistenza capacitiva ( impedenza ) di alcune centinaia di ohm del corpo umano a terra chiude il circuito. Lo svantaggio è che la tensione ai capi di questo resistore capacitivo rimane abbastanza piccola solo con piccole potenze e questa resistenza e quindi anche la corrente di lavoro può cambiare anche se qualcuno o z. B. una parte metallica tocca il corpo. Pertanto, questo metodo viene utilizzato solo per procedure con piccole correnti (ad es. odontoiatria e dermatologia).

Tecnologia di applicazione bipolare

Tecnologia di applicazione bipolare

Nella tecnica bipolare, contrariamente alla tecnica monopolare, la corrente scorre solo attraverso una piccola parte del corpo - quella in cui si desidera l'effetto chirurgico (incisione o coagulazione). Due elettrodi mutuamente isolati, tra i quali viene applicata la tensione HF, vengono portati direttamente nel sito chirurgico. Il circuito è chiuso attraverso il tessuto in mezzo. L'effetto termico avviene nel tessuto tra gli elettrodi (nella foto sono le punte delle pinzette).

Rispetto alla tecnologia monopolare, è necessaria una potenza inferiore del 20-30%. Il tessuto circostante non viene danneggiato perché qui non scorre corrente e i dispositivi di misurazione sul paziente (ad es. ECG) non vengono disturbati. Questo metodo è particolarmente adatto per applicazioni critiche e precise come la microchirurgia, la neurochirurgia e la chirurgia ORL.

Intervallo di frequenze

La gamma di frequenza utilizzata è generalmente compresa tra 300  kHz e 4 MHz. Al di sotto dei 300 kHz, amplificati al di sotto dei 100 kHz, l'irritazione dei nervi provoca contrazioni muscolari dirompenti, la cosiddetta faradizzazione o faradaysation.

Il limite superiore della gamma di frequenza è determinato dalle correnti di dispersione capacitiva degli elettrodi e dei cavi. All'aumentare della frequenza, anche l'energia viene amplificata e irradiata in modo indesiderabile e il controllo dell'effetto diventa più problematico. Il rischio di ferire il paziente attraverso ustioni altrove aumenterebbe. Pertanto, in pratica, il limite superiore è di 4 MHz. Tuttavia, ci sono singoli dispositivi che utilizzano frequenze molto più elevate.

Le irritazioni di Faraday possono verificarsi anche nelle frequenze operative a causa di impulsi di disturbo a bassa frequenza. Sono formati dall'effetto rettificante del trasferimento radio dall'elettrodo al paziente a causa della diversa funzione di lavoro e della configurazione di campo disomogenea. Per sopprimere questi componenti a bassa frequenza, un condensatore con meno di 2,5  nF è installato in serie con le connessioni degli elettrodi. Tuttavia, le contrazioni muscolari in alcuni punti (ad esempio nella vescica urinaria) non possono essere completamente evitate. Questo effetto non è stato chiaramente chiarito ed è probabilmente dovuto agli effetti di irritazione termica.

Tessuto corporeo come conduttore elettrico

Alle frequenze utilizzate per la chirurgia HF, il tessuto corporeo si comporta come una resistenza ohmica . La resistenza specifica dipende fortemente dal tipo di tessuto. Secondo la formula sopra, l'alimentazione al tessuto a corrente costante è proporzionale alla sua resistenza specifica. La perdita di prestazioni si verifica attraverso la dissipazione del calore, il flusso sanguigno e l' entalpia specifica di vaporizzazione (nota anche come calore di vaporizzazione scaduto).

La resistenza specifica del tessuto muscolare e del tessuto con un forte apporto di sangue è relativamente bassa. Quello del grasso è di circa un fattore 15 superiore e quello delle ossa di un fattore 1000. La forma e il livello della corrente devono quindi essere adeguati al tipo di tessuto da operare. In linea di principio, viene utilizzata la frequenza più bassa possibile per il tessuto.

I seguenti valori guida possono servire da illustrazione:

Tipo di tessuto (frequenza = 1 MHz)	Resistenza specifica [ ] ${\ displaystyle \ rho}$ ${\ displaystyle \ mathrm {k \ Omega \ cdot cm}}$
sangue	0.16
Muscolo , rene , cuore	0.20
Fegato , milza	0,30
cervello	0,70
polmone	1, 00
Grasso	3.30

La resistenza effettiva dipende anche dal tipo e dalla forma dell'elettrodo e dal grado di distruzione dei tessuti. Dopo la formazione della crosta, aumenta fino a circa dieci volte il suo valore.

Tecnologia del dispositivo

Schema elettrico di base di un generatore per chirurgia HF

Generalmente per l'elettrochirurgia ad alta frequenza vengono utilizzati generatori con una potenza massima di 400 W. La tensione di uscita può essere una elevata tensione fino a 4 kV quando minimo . In odontoiatria e oftalmologia sono comuni dispositivi più deboli con una potenza massima di 50 W con tensioni inferiori.

L'illustrazione mostra il principio del circuito di un generatore per la chirurgia ad alta frequenza. L' oscillatore generava in questo caso la frequenza operativa di circa 700 kHz e comandava tramite uno stadio pilota, lo stadio finale . Nel caso di coagulazione superficiale, l'oscillatore viene modulato a circa 20 kHz in un rapporto di 1: 5. La tensione di esercizio dello stadio pilota e la potenza di taglio o coagulazione vengono impostate con due potenziometri separati . Nello stadio di uscita sono collegati in parallelo diversi transistor di potenza , che lavorano in modalità di commutazione per ridurre il carico individuale e quindi aumentare l'affidabilità operativa.

Il circuito secondario del trasformatore dello stadio di uscita conduce tramite condensatori di filtro resistenti all'alta tensione per sopprimere i componenti di disturbo a bassa frequenza ai collegamenti dell'elettrodo attivo e del controelettrodo. Il collegamento del controelettrodo può essere messo a terra direttamente o tramite una capacità oppure il controelettrodo viene azionato simmetricamente rispetto all'elettrodo attivo. Il circuito di protezione del paziente significa che il generatore può essere azionato solo se l'elettrodo neutro A e il controelettrodo B sono collegati al paziente con una buona conduttività. Quindi una debole corrente (circa 100 µA) scorre tra A e B e il relè G viene attivato. In caso di contatto insufficiente anche con un solo elettrodo, la corrente scende al di sotto del valore minimo e il relè interrompe la generazione di energia spegnendo lo stadio pilota. Spesso un cicalino genera poi un allarme acustico. Ciò garantisce che la corrente ad alta frequenza fluisca sempre attraverso il controelettrodo verso il generatore HF e non provochi inavvertitamente ustioni in altre parti del corpo.

Se il controelettrodo è collegato al dispositivo ma non applicato al paziente, il generatore non deve essere messo in funzione; perché anche con funzionamento simmetrico ("flottante") non è possibile escludere completamente la combustione. Con la messa a terra capacitiva o diretta del collegamento del controelettrodo, la corrente scorre a terra tramite la capacità del paziente o tramite trasduttori a massa capacitiva se il controelettrodo non è in contatto. Può raggiungere la corrente di esercizio e causare gravi ustioni. Anche se il controelettrodo è applicato correttamente, su questo elettrodo si verificano tensioni in modo simmetrico ("floating") che portano a correnti da questo a terra se non possono compensare con le correnti dell'elettrodo attivo (causa della capacità interna di il Dispositivo, ad esempio l'avvolgimento del trasformatore, a terra). Questo è sempre il caso quando il contatto del controelettrodo è migliore di quello dell'elettrodo attivo. Per ridurre queste correnti è possibile far funzionare il generatore HF in modo asimmetrico mediante messa a terra capacitiva o diretta della connessione del controelettrodo.

Se si utilizzano strumenti bipolari, ad esempio pinze con due elettrodi, è necessario selezionare la modalità operativa simmetrica per evitare correnti corporee.

Monitoraggio del contatto

Per evitare ustioni indesiderate o scosse elettriche , le correnti ad alta frequenza devono poter rifluire attraverso il controelettrodo quando si utilizzano strumenti monopolari. Il controelettrodo deve quindi avere un buon contatto con il paziente e il dispositivo. In caso contrario, l'elettricità potrebbe defluire in altri modi. Per questo i potenti apparecchi elettrochirurgici dispongono di un circuito di sicurezza basato sul principio di un interruttore differenziale , che verifica la somma delle correnti all'elettrodo attivo e al controelettrodo. Se le correnti non si annullano a sufficienza, l'apparecchio viene spento.

Un altro metodo consiste nell'eseguire una tensione di prova sul circuito HF, con la quale è possibile verificare il contatto con il tessuto. In caso contrario, viene impedita l'attivazione della corrente o il generatore HF viene spento forzatamente.

Tipi di applicazione

Coagulazione

Questa emostasi veloce ed efficiente viene utilizzata in assenza di coagulazione spontanea e nella maggior parte dei casi sostituisce la costosa colla di fibrina o la complessa legatura nei piccoli vasi .

Il termine coagulazione comprende due diverse tecniche chirurgiche: la coagulazione profonda e l'emostasi (elettrica).

Con la coagulazione profonda, il tessuto viene riscaldato a 50–80 ° C su una vasta area. Questo viene fatto con elettrodi a sfera, piastra o rullo e viene utilizzato per rimuovere successivamente il tessuto. Viene utilizzata una grande densità di corrente e corrente senza modulazione di impulsi. La profondità della coagulazione può essere influenzata dall'entità della forza attuale.

Se la potenza è troppo alta, si forma una crosta (carbonizzazione), che inibisce l'ulteriore diffusione del calore nelle profondità. Se in seguito si rimuove l'elettrodo, si rimuove anche il tessuto bruciato perché si attacca all'elettrodo. Se, d'altra parte, si sceglie una potenza troppo bassa e un tempo di esposizione lungo, il tessuto intorno all'elettrodo e leggermente più profondo del diametro dell'elettrodo verrà evaporato.

Per l'emostasi, le pinze vengono utilizzate come elettrodi. I vasi sanguigni vengono afferrati con le punte dello strumento e ristretti dalla disidratazione fino a chiuderli completamente. Il lavoro viene eseguito in modalità bipolare e le pinze monopolari vengono utilizzate raramente. Gli elettrodi di ampia area sono azionati con corrente modulata a impulsi per fermare il sanguinamento trasudante.

Forme speciali di coagulazione sono: folgorazione e disseccamento. Durante la folgorazione, viene eseguita la coagulazione superficiale. Il fluido intra ed extracellulare evapora attraverso lo sparkover dalla punta dell'elettrodo (di solito elettrodo ad ago), che viene fatto passare sul tessuto a una distanza di pochi millimetri. La folgorazione può portare a grappoli di scintille. L'essiccazione è la coagulazione mediante un elettrodo ad ago inserito.

Inoltre, la coagulazione può essere suddivisa come segue:

Coagulazione morbida

È con il lavoro a bassa tensione sotto 190V. Non ci sono archi e nessun taglio indesiderato e la carbonizzazione è prevenuta.

Coagulazione forzata

In caso di coagulazione forzata vengono utilizzate tensioni di picco fino a 2,65 kV. Qui vengono generati archi più piccoli per ottenere una maggiore profondità di coagulazione. Sfortunatamente, la carbonizzazione non può essere evitata. Solitamente vengono utilizzati elettrodi sferici di piccola area.

Coagulazione spray

La coagulazione spray a tensioni di esercizio fino a 4 kV provoca archi lunghi e più forti che riscaldano il tessuto in modo esogeno ed endogeno. Ciò può portare alle seguenti complicazioni durante la coagulazione:

• Effetto adesivo con coagulazione morbida e forzata
• Se il tessuto è secco, non c'è flusso di corrente e la coagulazione non può avvenire

Elettrotomia

L'elettrotomia è il taglio di tessuto (invece di tagliare con un bisturi) nella chirurgia HF. Durante il taglio, il dispositivo chirurgico HF viene azionato con un ago o una lama stretta in modalità monopolare. Recentemente, anche le forbici bipolari sono state utilizzate con successo per il taglio.
Come accennato in precedenza, si tratta di un'esplosione cellulare direttamente sull'elettrodo attivo. La densità di corrente aumenta quadraticamente verso l'elettrodo attivo. La potenza termica per elemento di volume aumenta quindi con la quarta potenza del reciproco della distanza. Questo spiega perché si può ottenere un effetto localmente molto limitato con un elettrodo monopolare.

Il tessuto è coagulato superficialmente su entrambi i lati dell'incisione. La profondità del cordone di coagulazione dipende dal tessuto e dalla velocità di taglio. Viene fatta una distinzione tra il taglio liscio e il taglio a crosta. Per il taglio regolare, viene utilizzata la corrente non modulata o modulata a 100 Hz. Per il taglio scabbed viene utilizzata una corrente modulata a impulsi con una frequenza di modulazione significativamente maggiore. Valori istantanei elevati significano un'uscita elevata rispetto al valore medio. Ciò si traduce in una maggiore coagulazione superficiale e chiusura dei bordi della ferita. Il vantaggio è il taglio a basso sanguinamento.

Misure di sicurezza

Misure di sicurezza generali per l'elettrochirurgia monopolare:

Per evitare ustioni in luoghi diversi da quelli previsti o scosse elettriche, è necessario adottare le seguenti misure di sicurezza:

• Il paziente deve essere tenuto isolato sul tavolo operatorio (panni asciutti, tamponi di plastica, ecc.). Deve inoltre essere conservato isolato da tutte le parti metalliche e dai tubi conduttivi (antistatici).
• Le fodere in cellulosa secca sono necessarie nelle pieghe della pelle, nelle pieghe del seno e tra le estremità.
• Il controelettrodo deve essere posizionato il più vicino possibile al campo chirurgico. L'unico fattore limitante è la sala operatoria sterile. Deve assorbire la corrente con una resistenza il più bassa possibile (cioè attraverso un buon contatto) e restituirla al generatore.
• Assicurarsi che il controelettrodo sia a contatto con un'area ampia e vi aderisca saldamente.
• I liquidi non devono passare sotto l'elettrodo neutro poiché portano ad un'elevata densità di corrente.
• Si dovrebbero sempre utilizzare i cosiddetti elettrodi neutri in due parti. Questi monitorano la corretta posizione dell'elettrodo neutro. Tra le coppie di elettrodi viene generata e monitorata un'ulteriore corrente di misura. Se questa corrente è troppo bassa, uno degli elettrodi non fa buon contatto e il dispositivo si spegne.
• I cavi degli elettrodi sono i più corti possibile, il dosaggio della potenza HF deve essere selezionato il più basso possibile.
• Per il monitoraggio preoperatorio possono essere utilizzati solo cavi ECG con ingressi ad alta impedenza o induttanze HF.
• Quando si utilizzano gas anestetici esplosivi, è necessario il gas di protezione (simile alla saldatura con gas di protezione nelle costruzioni metalliche).
• Prima della procedura, assicurarsi che la corrente dall'elettrodo attivo all'elettrodo neutro non sia passata, o il meno possibile, attraverso l'area del cuore.
• Per la valutazione della sicurezza vengono utilizzati DIN EN 60601-1 e lo standard di chirurgia HF DIN EN 60601-2-2

letteratura

• Johannes Petres: attuali metodi di trattamento . Springer-Verlag, Berlino, Heidelberg 2013, pagine 22 e seguenti (in linea )
• Ingrid Moll: Dermatologia . Georg Thieme Verlag, 6a edizione Stoccarda 2005, pagine 58 e seguenti ( online )
• Engelbert Mach: Introduzione alla tecnologia medica per le professioni sanitarie . Facultas, Vienna 2009, pp. 76–90 (in linea )
• Rüdiger Kramme: Tecnologia medica: procedure, sistemi, elaborazione delle informazioni . Springer-Verlag, Berlino Heidelberg 2013, pp. 396–412 (in linea )
• Hans-Dieter Reidenbach: Tecnologia ad alta frequenza e laser in medicina: principi e applicazioni dell'energia elettromagnetica ad alta frequenza per il calore terapeutico . Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2013, pp. 8–192 (in linea )

link internet

• Spiegazione della chirurgia ad alta frequenza (HF) su pflege-im-op.de
• Spiegazione dell'elettrocaustica su healthline.com
• Electro caustic ( caustic ad alta frequenza): definizione e implementazione su medhelp.at
• Chirurgia ad alta frequenza: modalità d'azione, rischi e minimizzazione dei rischi su sempermed.com (PDF)
• Elettrochirurgia: Manuale su klsmartin.com (PDF)