Импедансные электрохирургические аппараты

Белик, Дмитрий Васильевич

Приборы, системы и изделия медицинского назначения

автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.17, диссертация на тему:Импедансные электрохирургические аппараты

доктора технических наук: Белик, Дмитрий Васильевич
город: Новосибирск
год: 2003
специальность ВАК РФ: 05.11.17
цена: 450 рублей

Диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам на тему «Импедансные электрохирургические аппараты»

Автореферат диссертации по теме "Импедансные электрохирургические аппараты"

На правах рукописи

БЕЛИК Дмитрий Васильевич

ИМПЕДАНСНЫЕ ЭЛЕКТРОХИРУРГИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ

Специальность: 1.17 - приборы, системы и изделия медицинского назначения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск - 2003

Работа выполнена в Сибирском научно-исследовательском и испытательном центре медицинской техники.

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Рогачевский Борис Михайлович

Официальные оппоненты:

академик РАМН, доктор биологических наук, профессор Штарк Марк Борисович;

доктор технических наук, профессор Макуха Владимир Карпович; доктор технических наук, профессор Евтушенко Геннадий Сергеевич.

Ведущая организация: Государственное учреждение науки «Всероссийский научно-исследовательский и испытательный институт медицинской техники» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Защита состоится « // » 2003 г. в часов на заседании

диссертационного совета Д 212.173.08 в Новосибирском Государственном '

Техническом Университете по адресу: 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, д. 20, НГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского Государственного Технического Университета

Автореферат разослан « » 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н., доцент

В.Л. Полубинский

ТГо^Г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В последнее время все шире находят применение электрохирургические медицинские аппараты (ЭХА), основанные на тепловом воздействии на биоткани пациента с целью их рассечения и коагуляции кровеносных сосудов.

Однако, в процессе их применения во время рассечения биотканей значительной оказывается зона термопоражений, существенны кровопотери, особенно на таких органах как печень, селезенка, поджелудочная железа, желудок, легкие, значительно время заживления операционных ран. Основная причина такого положения — в отсутствии при использовании этих аппаратов объективной информации о состоянии биоткани перед и в процессе хирургического воздействия (ХВ), что не позволяет ввести автоматическую обратную связь «биоткань пациента — ХВ».

В то же время активный электрод ЭХА имеет непосредственный электрический контакт с биотканями, различные свойства которых до и в процессе электрохирургического воздействия (ЭХВ) отражаются в импедансе биотканей, которые в свою очередь являются нагрузкой для ЭХА. Таким образом, появляется возможность, зная импеданс здоровых, термопораженных и патологических биотканей, управлять мощностью ЭХА и его отключением, обеспечивая «щадящее ЭХВ». ЭХА, основанные на таком виде обратной связи «биоткань пациента - ХВ», названы автором импедансными электрохирургическими аппаратами.

Цель диссертационной работы. Разработка принципа построения, создание и применение в медицинской практике нового класса хирургических аппаратов - импедансных электрохирургических аппаратов (ИЭХА), обеспечивающих «щадящее» хирургическое вмешательство, при котором минимальны кровопотери, минимальны разрушения клеточных массивов оперируемых здоровых биотканей, существенно сокращается время заживления операционных ран.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1. Разработка принципа построения импедансного электрохирургического аппарата.

2. Определение in vivo импеданса здоровых, патологических и термопораженных биотканей человека. - - —, ~

Ы:> Г..-¡ОТЕКА

3. Исследование распространения нагрева вглубь биологической ткани при подаче в месте касания активного электрода ВЧ тока, используемого при электрохирургическом воздействии.

4. Установление взаимосвязей между «щадящей» мощностью, необходимой для рассечения всех видов биотканей, составляющих орган, и их импедансом.

5. Разработка метода коагуляции кровеносных сосудов, обеспечивающего уменьшенные кровопотери.

6. Организация серийного производства импедансных электрохирургических аппаратов различного назначения.

Связь с государственными программами. Работа обобщает многолетние исследования и разработки, проведенные при непосредственном участии и научном руководстве автора на Новосибирском заводе точного машиностроения, Сибирском научно-исследовательском и испытательном центре медицинской техники. Исследования проводились в рамках следующих работ: «НИР по созданию электрохирургического аппарата для эндоскопии» по заданию МЗ СССР, 1985; «НИР по созданию электрохирургического аппарата для абдоминальной хирургии» по заданию МЗ СССР, 1985; в соответствии с Госпрограммой - «Электрохирургический аппарат для общей хирургии - возможности создания ИТВЧ в широком диапазоне нагрузок», Министерство машиностроения СССР, 1983; «Исследование и разработка установки для определения электрофизических параметров тела человека», СО АМН СССР, 1985; «Научные исследования по созданию элекгрохирургического аппарата для гинекологии», по заданию МЗ РФ, 1992.

Методы исследований. В работе использованы методы физического моделирования, теории электрических цепей, эвристические методы проектирования устройств и систем, экспериментальные исследования, в том числе с использованием созданных ИЭХА.

Научная новизна:

1. Предложен принцип построения импедансного электрохирургического аппарата, основанный на использовании автоматической обратной связи «электрический импеданс биоткани - электрохирургическое воздействие». Определен перечень функций такого аппарата, обеспечивающих «щадящее» хирургическое вмешательство.

2. Выполнен большой объем исследований по определению in vivo электрического импеданса здоровых, патологических и термопораженных биотканей человека. Показано, что значения импеданса биотканей в составе одного органа существенно различаются, что дает возможность дифференцировать биоткани при рассечении органа. По результатам исследований сформирована база данных импедансов биотканей, которую предложено использовать для дозирования мощности импедансного электрохирургического аппарата и определения степени поражения биотканей.

3. Впервые экспериментально исследован процесс распространения нагрева вглубь биологической ткани при подаче в месте касания активного электрода ВЧ тока, используемого при электрохирургическом воздействии. Выявлены особенности нарастания во времени температуры в зоне наибольшего нагрева и дана их энергетическая интерпритация. Показано, что уверенное рассечение биоткани происходит при температуре около 120°С.

4. Для различных органов получены кривые зависимости «щадящей» мощности, необходимой для рассечения всех видов биотканей, составляющих орган, от их электрического импеданса. Предложено вводить эти кривые в память электрохирургического аппарата для автоматического задания «щадящей» мощности в зависимости от результатов измерения текущего значения электрического импеданса биоткани по маршруту операции.

5. Проведены исследования изменения электрического импеданса в устье кровеносного сосуда, показавшие, что значения импеданса отличаются в 10 - 15 раз при максимумах и минимумах пульсовой волны. Предложена автоматизированная система коагуляции кровеносных сосудов, основанная на подаче ВЧ тока повышенного напряжения с низкочастотной модуляцией в момент минимума напора крови в сосуде. Экспериментально установлено, что при скважности низкочастотной модуляции, равной 4, коагуляционный струп в сосудах имеет наибольшие размеры и в несколько раз превышает коагуляционный струп, образующийся при использовании обычного электрохирургического аппарата.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

1. На базе проведенных исследований разработана структура и создано семейство импедансных элеирохирургических аппаратов различного назначения. Органи-

зовано их серийное производство. Выпущено около 4000 ИЭХА, которые успешно работают во многих клиниках и больницах различных регионов России и стран СНГ: в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Твери, Пскове, Владимире, Астрахани, Ростове-на-Дону, Волгограде, Краснодаре, Уфе, Екатеринбурге, Красноярске, Иркутске, Владивостоке, Хабаровске, Чите, Ханты-Мансийске, Сургуте и др. городах и областях России, а также на Украине, в Белоруссии, Казахстане, Узбекистане.

2. На основании значительного статистического материала, полученного в ходе применения ИЭХА и ЭХА, проведен их сравнительный анализ, показавший большую эффективность применения ИЭХА за счет уменьшения размеров термопораженных участков операционной раны в 2 - 3 раза, уменьшения времени заживления раны в 1,5 - 2 раза, уменьшения кровопотерь в 1,5 - 2 раза, уменьшения вероятности перфораций стенок кишок и крупных сосудов, а также несанкционированных ожогов в несколько раз, увеличения достоверности удаления опухолей и некротизированных биотканей в 1,5 - 2 раза.

На защиту выносятся:

- принцип построения импедансного электрохирургического аппарата, основанный на использовании автоматической обратной связи «электрический i импеданс биоткани - электрохирургическое воздействие»;

- результаты исследования по определению in vivo импеданса здоровых, патологических и термопораженных биотканей человека, которые в виде базы ^ данных предложено использовать для дозирования мощности импедансного электрохирургического аппарата и определения границ пораженных биотканей;

- результаты исследования процесса распространения нагрева вглубь биологической ткани при подаче в месте касания активного электрода ВЧ тока, используемого при электрохирургическом воздействии;

- метод получения зависимостей «щадящей» мощности, необходимой для рассечения всех видов биотканей, составляющих орган, от их импеданса;

- автоматизированная система коагуляции кровеносных сосудов, основанная на подаче ВЧ тока повышенного напряжения с низкочастотной модуляцией в момент минимума напора крови в сосуде;

- разработанная структура и создание семейства импедансных электрохирургических аппаратов различного назначения;

- результаты практического использования ИЭХА при хирургическом вмешательстве, показавшие большую эффективность его применения по сравнению с обычным ЭХА.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации обсуждались на: Всесоюзной конференции «Медицинские технологии» на Международной выставке «Здравоохранение-80» (Москва, 1980), 8-ой Всесоюзной конференции по измерениям в медицине (Москва, 1986), Научно-практической конференции «Медицинская наука - практике» (Новосибирск, 1989), Научно-практической конференции «Новая медицинская техника и медицинские технологии» (Новосибирск, 1993, 1995, 1997, 1999), Научной конференции «1-я Республиканская Российской Федерации совещание по медико-техническим вопросам сердечно-сосудистой хирургии, хирургии аритмий и элекгрокардиостимуляций» (Санкт-Петербург, 1994), Научно-практической конференции «Новая медицинская техника и медицинские технологии» (Новосибирск, 1994), Региональной ассамблеи «Здоровье населения Сибири» (конференция «Новая медицинская техника в медицинских технологиях») (Новосибирск, 1994), 2-м съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1995), Научно-практической конференции «Новая медицинская техника и медицинские технологии» (Новосибирск, 1995), Седьмой научно-практической конференции врачей, (Новосибирск, 1997), Международной конференции «Информационные системы и технологии. ИСТ-2000» (Новосибирск, 2000), Научно-практической конференции СО АМТН «Новая медицинская техника» (Новосибирск, 2000, 2001, 2002), Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения. АПЭП» (Новосибирск, 2000,2002).

Образцы импедансных ЭХА демонстрировались на Международной выставке «Наука-88» (Москва, 1988), Международной выставке «Здравоохранение^» (Москва, 1994), Международной выставке «Больница-98» (Санкт-Петербург, 1998), Международной выставке в Ганновере (Германия, 1996), Международной выставке «МЕДСИБ-2001» (Новосибирск, 2001), где награждены Большой золотой медалью, выставке «Российская медтехника 2002» (Новосибирск, 2002), где награждены Золотой медалью.

Личный вклад. Постановка задач, способы решения, основные научные результаты принадлежат автору. Экспериментальные исследования выполнялись в СибНИИЦМТ, Институте физиологии СО РАМН, Новосибирской государственной медицинской академии, 1-ой городской муниципальной клинической больнице, Новосибирском государственном техническом университете при личном участии и под руководством автора. Интерпретация и обработка результатов исследований проводились автором совместно с сотрудниками Института физиологии СО РАМН и НГТУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 52 работы, в том числе две монографии, 2 авторских свидетельства и 5 патентов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 249 наименований, и 4 приложения. Общий объем работы составляет 215 страниц, в том числе 45 рисунков, 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определена цель работы, показаны ее актуальность, научная новизна и практическая значимость.

В первой главе проведен обзор медицинских приборов, использующих для рассечения и коагуляции биологических тканей тепловое воздействие: плазменных, лазерных, ультразвуковых, электрокаутерных и электрохирургических. Их сравнительные характеристики представлены в табл. 1.

Серьезным недостатком всех этих аппаратов является отсутствие оценки параметров биоткани до и в процессе ХВ, что позволило бы управлять мощностью воздействия и, тем самым, решить одну из важных задач хирургии - «щадящее» воздействие.

Сделан вывод о перспективности ЭХА для осуществления «щадящего» ЭХВ в связи с меньшими несанкционированными разрушениями биотканей, с малыми кровопотерями и относительно хорошей заживляемостью раневой поверхности. Кроме того, в ЭХА непосредственный электрический контакт активного электрода с биотканями создает электрическую цепь, которую можно

использовать как для подачи мощности с целью рассечения и коагуляции, так и для измерения параметров биоткани с целью автоматического задания мощности, отключения и т.д.

Таблица 1.

Наименование хирургического медицинского аппарата Диаметр воздействия (электрода), мм Размеры зоны термического поражения А, мкм кпд, % Заживляе- мость раневой поверхности после применения аппарата Другие возможные нежелательные последствия

1. Плазменный аппарат 5-8 (плазменный поток) 1500-2000 5 плохая газовая эмболия

2. Лазерный аппарат 0,1-0,5 (лазерный луч) 250-1000 0,1-5 средняя и хорошая травматический отек, ожоги

3. Ультразвуковой аппарат 3-5 400-800 10-30 плохая гемолиз

4. Электрокау-тер 3-5 2000 - 3000 50-60 плохая ожоги

5. Электрохирургический аппарат 0,5-1 500-1500 65-70 хорошая ожоги

Такого удачного сочетания возможности использования одной и той же цепи для измерения и хирургического воздействия нет в других хирургических аппаратах.

Электрохирургический аппарат, как правило, включает в себя: источник тока высокой частоты (ИТВЧ) с возможностью изменения уровня выходной мощности в каждом режиме; педальный выключатель, состоящий из двух педалей, которые служат для включения тока ВЧ (режим «РЕЗАНИЕ» — левая педаль, режим «КОАГУЛЯЦИЯ» — правая педаль, режим «СМЕШАННЫЙ» — одновременное нажатие обеих педалей); кабели монополярного и биполярного активных электродов с электрододержателем для подключения к ИТВЧ; пассивный электрод (ПЭ) относительно большой площади, подсоединяемый к телу пациента и служащий для создания возвратного пути для ВЧ тока с малой его плотностью.

Частота электрохирургического воздействия должна быть выше 300 кГц, поскольку на более низких частотах сильно выражена нервно-мышечная стимуляция. В работах автора принята/= 440 кГц; на больших частотах большее влияние оказывают различные паразитные емкости на возможность несанкционированных ожогов.

Режим «Резание» используется для рассечения биотканей тела пациента с одновременной коагуляцией мелких, диаметром до 0,5 мм, кровеносных сосудов, проходящих через рассекаемую плоскость. В режиме «Резание» применяется немодулированное высокочастотное напряжение, подаваемое через электрод в операционное поле. Режим «Коагуляция» используется в медицинских технологиях при остановке кровотечения из сосудов диаметром от 0,5 до 3 - 5 мм, а также кровоточащих поверхностей больших размеров. В режиме «Коагуляция» применяется модулированное импульсами высокочастотное напряжение. Частота модуляции обычно около 22 кГц. Режим «Смешанный» используется в медицинских технологиях для рассечения биологических тканей с более эффективной в зоне рассечения коагуляцией сосудов диаметром до 2 мм. Особо полезен при рассечении биотканей селезенки, печени, поджелудочной железы.

Проведен анализ характеристик ЭХА и сделан вывод, что во всех современных ЭХА отсутствуют важные для медицинских технологий системы: система ) контроля интенсивности электрохирургического воздействия в процессе хирургического вмешательства, система автоматического контроля термических повреждений биотканей, система экстренной остановки кровотечения из больших сосудов, система различения патологических и здоровых биотканей и т.п.

Автором предложены импедансные ЭХА, позволяющие осуществлять «щадящее» ЭХВ путем реализации автоматической обратной связи «электрический импеданс биоткани - ЭХВ», изменением на активном электроде (АЭ) ВЧ мощности в зависимости от измеренного в месте прикосновения АЭ импеданса биоткани. Такой ЭХА в своем составе должен иметь:

- систему автоматического измерения электрического импеданса биоткани во время проведения хирургических вмешательств;

- систему, позволяющую связать значения импеданса с минимально необходимой мощностью д ля уверенного рассечения биоткани при небольшом ее термопоражении;

- средства достоверного определения границ «здоровая биоткань - некро-тизированная биоткань», «здоровая биоткань — патологическая биоткань» (добро- и злокачественные опухоли), для снижения массива удаленных здоровых биотканей;

- систему экстренной остановки кровотечения из больших сосудов и обеспечения стабильного гемостаза при минимуме напора крови в сосуде для снижения кровопотерь.

Вторая глава посвящена исследованию импеданса здоровых, патологических и термопораженных биотканей in vivo. На основании анализа литературы сделан вывод о том, что полученные данные по импедансу отрывочны и проведены на биотканях in vitro. Построение импедансного электрохирургического аппарата требует большого объема сведений о параметрах импеданса биотканей in vivo, которые подвергаются рассечению согласно медицинской технологии. В абдоминальной хирургии, в частности при операции на печени, учитывая движение АЭ внутрь брюшной полости -это: кожа, кровь, лимфа, мышечная биоткань, жировая биоткань, печень (оболочка, паренхима, сосуды, желчь). При операции на желудке - это: кожа, мышечная биоткань, жировая биоткань, желудок (серозная оболочка, под-слизистая основа, мышечная оболочка, слизистая оболочка). При проведении хирургических вмешательств в гинекологии - это биоткань влагалища, биоткань матки, кожа, мышечная биоткань и так далее для других направлений хирургии.

Автором проведены эксперименты, показывающие, что оперируемая биоткань, к которой хирург прикоснулся АЭ в момент хирургического вмешательства, имеет определяющую долю в значении импеданса из-за малой (несколько мм2) площади АЭ по сравнению с площадью ПЭ, которая в десятки тысяч раз больше и прилагается к противоположной рассекаемой части тела пациента.

Исследования импеданса здоровых биотканей проводились автором, в основном (около 90 %), на различных органах пациентов во время хирургических вмешательств in vivo, а также на удаленных из организма биотканях в течение 2 - 3 минут после факта удаления.

Примеры зависимостей электрического импеданса биотканей здоровых органов от частоты представлены на рис. 1, 2.

Z, OMt

12001000800600400-200--

440 кГц

103 1 04 1 05 1 06 Рис. 1. Зависимость электрического импеданса мышцы сердца от частоты

(in vivo).

Z, Ом

500-400-

зоо 4- X.

200100-,

f, Гц ->

-ч-

ю4

440 кГц

Рис. 2. Зависимость электрического импеданса щитовидной железы (фоллулы)

от частоты (in vivo).

В табл. 2 для некоторых органов даны средние значения и (в скобках) максимальные отклонения от средних значений импеданса здоровых биотканей, полученные автором на/= 440 кГц при обследовании пациентов, число которых указано в столбце 4.

Таблица 2.

Название органа Наименование биоткани Импеданс на частоте f= 440 кГц, Ом Число обследуемых

Желудок 1. Слизистая оболочка 2. Подслизистая основа 3. Мышечная оболочка 4. Серозная оболочка 220(10) 240 (8) 450(11) 1100(28) 31

Печень 1. Капсула 2. Паренхима (без желчи) (с желчью) 3. Желчь 4. Сосуды 5. Жировая 1150(35) 160 (8) 41(3) 35(3) 1500(18) 2000 (71) 43

Почка 1. Оболочка 2. Корковое вещество почки 3. Сосуды 4. Жировая капсула почки 5. Мозговое вещество почки 950(18) 430(11) 1550(21) 1750 (42) 215(11) 18

Молочная железа 1. Секрет 2. Ткань 157(14) 293 (9) 53

Щитовидная железа 1. Капсула 2. Фоллулы 3. Соединительная ткань 4. Сосуды 930 (10) 235(12) 315(8) 1520(21) 19

Женская половая сфера 1. Ткань яичников 2. Ткань матки и маточных труб 3. Ткань влагалища 4. Сосуды 275 (19) 375(11) 110(8) 1500(28) 45

Мышцы 1. Гладкие 2. Кишок 3. Сердечная 185 (5) 890 (12) 445 (14) 35 28 11

Жировая 1. Брюшины 2. Белая 1400 1900 55 25

Из табл. 2 видно, что импедансы различных составляющих биотканей одного органа существенно отличаются друг от друга (кроме слизистой оболочки и подслизистой основы - в структуре желудка, паренхимы с желчью и желчи -в структуре печени).

Кроме небольшого числа случаев, «зазор» между импедансами близлежащих биотканей внутри одного органа оказался настолько значительным, что он не перекрывается ни индивидуальными особенностями пациентов, ни температурными изменениями импеданса.

Этот вывод составил одно из принципиальных положений, которое легло в основу разработки импедансного ЭХА - распознавание вида биоткани (в пределах органа, на котором проводится ХВ) по значениям импеданса, измеренного на частоте 440 кГц, и создание на этой основе базы данных, используемой для управления выходной мощностью ЭХА при переходе от одного вида биоткани к другому в процессе операции на одном органе.

Следует подчеркнуть, что определение импеданса в процессе ЭХВ с целью выставления необходимого значения мощности - это задача распознавания вида биоткани, а, следовательно, требования к точности измерения импеданса невысоки - вплоть до ± (5 - 7) % и более, что легко достижимо.

К пораженным биотканям автором отнесены доброкачественные и злокачественные новообразования в виде опухолей, некротизированные структуры -разложившиеся опухоли, структуры свищей и т.д., которые при обнаружении удаляются хирургом.

Установление геометрических размеров участков некротизированных биотканей затруднено визуально. Вследствие этого нередко происходит чрезмерное (калечащее организм пациента) удаление здоровых биотканей, что затрудняет последующую реабилитацию больного. Тем более, невозможность визуальной оценки объема и границ онкоопухоли, даже с помощью рентгеновской установки или ультразвукового сканера, не позволяют хирургу до конца быть уверенным в полном удалении, если конфигурация самой опухоли или внутреннего воспалительного участка имеет сложную картину, как на поверхности органа, так и в его глубине.

С целью определения возможности разделения во время хирургического вмешательства здоровых и пораженных биотканей автором проведены измерения их импеданса на двух частотах: 440 кГц (2ио кГц) и 2 кГц {Ъ2 кгц)- В табл. 3 приведены некоторые результаты полученных при этом значений импеданса и

значений Кп = „ ^ , называемых коэффициентом поляризации, для слизи-

440кГц

стой оболочки желудка в норме и различных патологиях. В скобках в графах «импеданс» приведено максимальное отклонение от среднего значения по результатам измерений импеданса у указанного в таблице числа обследуемых.

Таблица 3.

Биоткани желудка Г=440 кГц Г= 2 кГц Кп Приращение Кп относительно нормы, % ^ЪсГц Число обсле дуемых

Импеданс, Ом Приращение импеданса относительно нормы, % Импеданс, Ом Приращение импеданса относительно нормы, %

Слизистая в норме 220 (9) 0 462 (7) 0 2,10 0 - 31

Аденокарци-нома 305 (8) + 38,6 402 (12) -13,0 1,32 -37,1 -0,71 20

Солидный рак 217 (10) -1,36 360 (9) -22,1 1,66 -21,0 34 11

Скирр 208 (7) -5,45 355 (Н) -23,2 1,71 - 18,6 8,93 18

Злокачественный полип 217 (9) -1,36 378 (9) -18,2 1,74 -17,1 28 7

Доброкачественный полип 245 (8) + 11,4 553 (7) + 19,7 2,26 + 7,6 3,64 22

В табл. 3 также приведены значения приращений импедансов и Кп относительно нормы. Анализ этих приращений показывает, что на частоте 440 кГц они, как правило (за исключением импеданса аденокарциномы и доброкачественного полипа), незначительны и отрицательны. На частоте 2 кГц эти приращения более значительны. Кроме того, приращения Кп и приращения импеданса на/= 2 кГц (за исключением приращения импеданса для аденокарциномы и доброкачественного полипа) мало отличаются друг от друга. В то же время приращения Кп для аденокарценомы существенно превышает приращение ее же импеданса на/= 2 кГц.

В большинстве случаев использование Кп представляется более предпочтительным для разграничения зон здоровой биоткани и пораженной злокачест-

а22кГц

венной опухолью. Отношение л 7 (где ДХ2 «гц и А244о кги - приращения

440 к/*у

импедансов относительно импеданса нормальной биоткани соответственно на / = 2 кГц и /= 440 кГц) потенциально более чувствительно к виду опухоли, однако его использование из-за малого Д244о кгц повышает требования к точности измерения импеданса на/= 440 кГц. Из табл. 3 видно, что доброкачественная опухоль (полип) заметно отличается по Кп от злокачественной.

Аналогичные исследования проведены для печени, селезенки, легких, поджелудочной железы и других биотканей.

На рис. 3 на примере биоткани кожи показан качественно характер изменения Кп при движении АЭ от центра опухоли до места, где значение Кп при дальнейшем движении АЭ не изменяется и соответствует значению Кп здоровой ткани. Зона перехода от Кп онкоопухоли к Кц здоровой биоткани зависит от формы онкоопухоли. При хирургическом вмешательстве, когда опухоль обнаружена и визуализируется, хирург может осуществить предварительную калибровку систем измерений ИЭХА по Кп посредством касания АЭ заведомо здоровой биоткани, а затем опухолевой биоткани. Это обеспечивает возможность затем проводить маркирование маршрута операции по здоровой биоткани, исключая гистологическую экспертизу как опухоли, так и здоровой биоткани. В результате сокращается время операции и уменьшается вероятность метастази-рования после операции.

Рис. 3. Изменение Кп по мере удаления от цешра опухоли в сторону здоровой ткани для кожи.

Экспериментально установлено, что значения импеданса обугленной в результате ЭХВ биоткани колебались от 3 до 5 кОм, а ее значение Кп близко к 1.

Третья глава посвящена разработке основ построения импедансного ЭХА.

Для исследования тепловых процессов в биоткани при ЭХА автором были проведены следующие эксперименты. Исследуемая биоткань представляла собой мышечную биоткань с геометрическими размерами 100 х 50 х 2,0 мм3, расположенную на изолированной поверхности — листе фторопласта. АЭ был стационарно закреплен на изолированной поверхности. Пассивный электрод (ПЭ), в данном случае металлическая пластина, имел хороший электрический контакт с торцевой частью поверхности биоткани. АЭ своей «режущей» площадкой, равной ~ 1 мм2, был подведен к краю биоткани в центре стороны, противоположной ПЭ. Использовался один из серийно выпускаемых ЭХА, разработанных под руководством автора.

При включении ЭХА в режиме «резание» с выставленной мощностью на выходе, равной 50 Вт, были сделаны снимки наружной поверхности биоткани тепловизором высокого разрешения «ИФП-М», разработанным Институтом физики полупроводников СО РАН. Тепловизор «ИФП-М» позволял оценивать нагрев биоткани в реальном времени с погрешностью 0,1 °С и выходом одной термограммы за 0,1 сек.

На рис. 4 изображены зоны нагрева биоткани, снятые тепловизором «ИФП-М» в момент автоматического отключения мощности ВЧ при импедансе биоткани в месте касания АЭ - 3 кОм. Время между включением тока ВЧ и автоматическим его выключением в данном эксперименте равнялось 1,2 сек. На рис. 4 выделено несколько температурных зон. Наиболее интересной является зона 1, так как именно в этой зоне, ближайшей к АЭ, происходит рассечение биоткани.

На рис. 5 представлен характер изменения температуры в зоне 1, полученной из снимков, сделанных тепловизором через каждые 0,1 сек с момента включения ЭХА. На рис. 5 точками показан разброс значений температур, полученный для 15 различных образцов одной и той же биоткани. Как видно, прирост температуры приостанавливается три раза: при температуре ~ 53,5°С, в интервале времени 0,2 - 0,4 с; при температуре ~ 100°С, в интервале времени 0,6 - 0,7 с; при температуре ~ 120°С, в интервале времени 1 - 1,2 с.

Зона 1, г = 120,2°С, <1«2 мм

Зона 2, I = от 53,5°С до 43°С, <1» 4 мм

ЗонаЗ, 1 = от43°Сдо36°С

Зона 5, I = 24,8°С

Зона 4, I = 25,5°С

ПЭ

Рис. 4. Зоны нагрева биоткани, снятые тепловизором «ИФП-М» в момент автоматического отключения мощности ВЧ.

140 120 100 80 60 40 20

1,0С

1 ,н-

..и-ч.

'■к

: >Н

/ • / :

: /

н—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—I—н

0 0,1 оа 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 Т, сек

Рис. 5. Изменение температуры биоткани в зоне 1 в процессе ЭХВ.

На рис. 6 представлено полученное при тех же условиях эксперимента изменение максимальной температуры биоткани в зоне 1 от уровня мощности ЭХА при уменьшении ее последовательно через 10 Вт до нулевого значения и сохранении времени экспозиции мощности.

г,9 С *

140 120 100 80 + 60 40 -20

.-А

Р, Вт

Рис. 6. Изменение температуры биоткани в зависимости от уровня мощности.

Уверенное рассечение начинается при температуре около 120°С, которой на кривой рис. 6 соответствует мощность около 50 Вт.

Затраты энергии ЭХА, необходимые на рассечение биоткани, имеют следующие составляющие:

V нагрев нагрев Т денатурации парообразования ' поглощения

биоткани АЭ токам крови

и лимфы

Кратко рассмотрим физико-химическую природу каждой из этих составляющих. Энергия, затрачиваемая на нагрев биоткани ^нагрев . Для представления

биоткани

процессов, происходящих при нагреве биоткани в зоне 1, может оказаться по-

лезной модель в виде шара, в центре которого находится источник тепла (АЭ) мощностью Р.

Решение такой задачи применительно к тепловым процессам в радиоэлектронной аппаратуре рассматривалось в работах Дульнева Г.Н., где было получено выражение для расчета средней по объему шара температуры

Я - теплопроводность биоткани; а - коэффициент ее теплоотдачи; V- объем; Я -площадь наружной поверхности шара; /с - температура среды, окружающей шар.

Это выражение наглядно показывает, как связаны температура ¡у, до которой нагревается зона 1, с мощностью Р, теплофизическими параметрами а и Л. Последние для различных биотканей неизвестны.

Энергия, необходимая для нагрева активного электрода Нагрева , опреде-

АЭ

ляется его конструкцией и используемым материалом, массой кончика, которая очень мала, и температурой его нагрева в месте электрохирургического воздействия теплоемкостью и коэффициентом теплоотдачи в биоткань.

Энергия денатурации (свертывания белков) ^денатурации в зоне ЭХВ (интервал времени 0,2 - 0,4 с на рис. 5) определяется энергетическим балансом те- 1 пла, поглощенного для разрыва внутри межмолекулярных связей, и тепла, выделенного при образовании новых связей белков.

Энергия парообразования ^параиб[1ШОвания _ превращение межклеточной и внутриклеточной жидкости в пар (интервал времени 0,6 - 0,7 с на рис. 5), при котором сначала закипает межклеточная жидкость, а затем разрываются клетки биоткани.

Энергия ^поглощения - энергия, поглощаемая потоком крови и лимфы.

В настоящее время представляется нереальным получение аналитических выражений, позволяющих рассчитывать в зависимости от вида биотканей мощность и время экспозиции, требуемые для рассечения биоткани, допустимую температуру биоткани в зоне ее рассечения.

током крови и лимфы

В то же время ЭХА должен не только обеспечивать уверенное рассечение различных биотканей, но делать это с минимально возможным термоповреждением здоровых биотканей. Для решения задачи автоматического «выставления» такой «щадящей» мощности и экспозиции при движении хирургом АЭ от одного вида биоткани к другому во время ЭХВ, автором было предложено установить экспериментально взаимосвязь между «щадящей» мощностью, необходимой для рассечения различных видов биоткани, и значением их импеданса. Используя заложенные в память ИЭХА подобные зависимости, в ходе операции появляется возможность автоматически выставлять «щадящую» мощность в такт с изменением текущего значения измеряемого импеданса.

С этой целью были проведены исследования по определению размеров термического поражения при ЭХВ различных биотканей в реальных условиях на человеке.

Активный электрод 4 погружался в биоткань 5 на глубину ~ 0,5 мм (рис. 7), одновременно производилась подача мощности, и начиналось движение АЭ. Различная скорость АЭ задавалась с помощью серийного дозатора шпри-цевого ДШВ-1. Скорость штока дозатора, к которому был прикреплен АЭ, изменялась в пределах от 2 до 25 мм/сек. На образце ткани делалось несколько разрезов при различных скоростях движения АЭ и различных значениях мощности.

После этого из рассечения извлекался участок пораженной биоткани и измерялась толщина слоев поражения с помощью микроскопа для различных скоростей АЭ и значений мощности. Измерения проводились в 15 точках биоткани для каждого значения скорости и мощности. Было выделено 3 слоя (рис. 7):

- слой 1 - обугливание биоткани (черный или темно-коричневый);

- слой 2 - термическое поражение с небольшими изменениями структуры биоткани (бело-серо-розовый цвет);

- слой 3 - термическое поражение без значительного изменения структуры (светло-красный цвет).

Непораженная мышечная биоткань вокруг места касания АЭ имела буро-красный цвет.

Рис. 7. Схема определения глубины поражения биотканей при различных уровнях мощности.

На рис. 8 и 9 в качестве примера для мышечной ткани приведены усредненные по 15 измерениям значения толщины трех слоев, а также результаты измерения импеданса в зависимости от скорости движения электрода при установленной мощности соответственно 60 Вт и 80 Вт.

Для других биотканей были проведены аналогичные исследования. В результате исследований по определению зависимости толщины поражения биотканей от мощности резания при различной скорости движения активного электрода «щадящий» режим был определен следующим образом. Рекомендуемая для хирурга скорость движения АЭ в операционном поле около 17 — 25 мм/сек. При такой скорости и мощности 60 Вт на мышечных биотканях второй слой имеет толщину порядка 100 мкм, а первый - несколько мкм. Процесс рассечения при этом происходит уверенно. Именно эти признаки и были положены в основу определения «щадящей» мощности.

Кроме того, на основании этих исследований было определено, что импеданс любой биоткани, больший 3 кОм, свидетельствует о значительном термопоражении биоткани. ЭХА в таком случае должен немедленно отключаться.

700 600 500

2 х

* 400

£300 £

200 100 О

-- СЛ( Им тел 1НС

-- * 3-й ч -- - --

ч ч N ч ч Ч V N ч

- 1-е 2-{ СЛ >йч "ч ч 1

СЛ •й * Ч ч .

— 1

3500 3000 2500

2000 о*

1500

1000 1 500 0

0 1 2 3 4 5 6 7 10 14 17 25 Скорость АЭ, мм/сек

Рис. 8. Глубина поражения биотканей при Рвых = 60 Вт.

700 600 500

* 400 ■

I, 300 £

200 100 О

"ч. ^ V

ч . 1М1 (ед! 1НС

\ ч ' V- 1-й СЛ( й> ч

- — Ч ч ч * 2-й сл< ч ч ч ч %ч

ч ч^ Ч Ч

ы СЛ >й Ч

3500 3000 2500

2000 о

1500 | X

1000 500 0

4 5 6 7 10 14 17 25 Скорость АЭ, им/сек

Рис. 9. Глубина поражения биотканей при Р„ых = 80 Вт.

Рассечение при больших мощностях проходит еще более уверенно, но некроз, или толщина поражения биотканей в операционной ране заметно увеличивается, что увеличивает время заживления операционной раны.

На различных биотканях были проведены эксперименты по установлению зависимости «щадящей» мощности Р от импеданса биотканей Ъ. Вид Р =/(2) для биотканей желудка приведен на рис. 10. Здесь под Ъ понимается импеданс здоровой биоткани, измеряемый до начала ЭХВ. Как видно из рис. 8 и 9, это значение импеданса не сильно отличается от импеданса, измеренного в процессе ЭХВ при скоростях АЭ, больших 17 мм/сек.

Рис. 10. Зависимость «щадящей» мощности от импеданса для биотканей желудка.

На базе этих исследований был создан банк данных «щадящих» мощностей в виде характеристик Р =/(2.) для различных органов. Состав этого банка приведен в табл. 4.

С целью обеспечения стабильного гемостаза средних и крупных сосудов во время хирургического вмешательства для уменьшения потерь крови автором предложено синхронизировать ЭХВ с минимумом напора крови в устье конкретного сосуда. При минимальном кровотоке должен образовываться самый надежный коагуляционный струп.

Таблица 4.

Наименование органа человека Наименование биотканей, входящих в состав органа Специфические особенности биоткани Количество характеристик р =дг)

1 2 3 4

Поджелудочная железа Эндокринная часть (панкреатические островки); соединительная капсула; кровеносные сосуды сосуды наполнены кровью 5

Толстая кишка Слизистая, мышечная, кровеносные сосуды 9

Тонкая кишка Ткань ворсинок, лимфатические фолликулы, мышечная, кровеносные сосуды 9

Прямая кишка Слизистая, мышечная, кровеносные сосуды 9

Почка Оболочка почки, жировая капсула почки, корковое вещество почки, мозговое вещество почки; 17

Мочевыводящие пути Кровеносные сосуды мочеточника, под-почечника, лимфоузлы, мочевой пузырь (мышечная, слизистая) 17

Женская половая сфера Яичники, матка и маточные трубы, влагалище, наружные половые органы, кровеносные сосуды сосуды наполнены кровью 8

Нервная система Кора полушарий большого мозга, оболочка головного и спинного мозга, сосудистые сплетения, мозжечок ' 6

Опорно- двигательный аппарат Скелетные мышцы, сухожилия, суставы, кровеносные сосуды, сосуды нижних конечностей кров.сосуды наполнены кровью, сосу ды ниж.коне«] без наполнения кровью 8

Щитовидная железа, околощитовидные железы Капсула, соединительная ткань, фолликулы, кровеносные сосуды сосуды наполнены кровью 5

Сердечнососудистая система Соединительная ткань, кровеносное русло сердца, сердечная мышца, лимфо-сосуды, вены и артерии насыщены кровью 7

Дыхательная система Носовая полость, гортань, трахеи, бронхи, легочные артерии, легочные вены, мышечная, лимфососуды, ткань бронхиальных сегментов 16

Продолжение табл. 4.

1 2 3 4

Лимфосистема Лимфатические узлы, лимфатические сосуды сосуды наполнены лимфой 4

Брюшина Соединительно-тканевый спай с жировой тканью, жировая, серозная оболочка, кожный покров, брыжейка, кровеносные сосуды сосуды наполнены кровью 10

На рис. 11 представлена пульсовая волна Ъ( т) (в единицах импеданса) и ее производная на выходе русла сосуда, полученные с помощью стандартного реографа.

Из рис. И видно, что самым благоприятным временем коагуляции для создания стабильного гемостаза является временной интервал А' - В, когда поступление новых порций крови в сосуд является минимальным.

С использованием моделирующей установки и кровезаменителя были проведены измерения импеданса при минимуме и максимуме пульсовой волны, которые сведены в табл. 5.

Таблица 5.

Изменения пульсовой волны

тах тш тах тш тах тш тах тш

Импеданс, измеренный ИЭХА, Ом 800 55 900 52 850 60 800 55

Как видно, импеданс кровеносного сосуда при минимуме и максимуме напора крови отличается в 10-15 раз. Интервал А' - В, когда значительно увеличен измеряемый в устье кровеносного сосуда импеданс, используется для подачи ВЧ тока с целью коагуляции.

При коагуляции применяют повышенное напряжение для разрушения клеточных мембран. Для того, чтобы избежать при указанном повышении напряжения перегрева биотканей, используется модуляция выходного ВЧ напряжения ЭХА. Существенное значение при этом имеет также скважность модуляции. Поскольку обоснования выбора скважности модулирующего напряжения в литературе отсугствуют, автором были проведены эксперименты по оценке коагуляционного струпа Ь в устье сосуда при различных значениях скважности и частоте модуляции 22 кГц. После коагуляции при различных скважностях сосуды рассекались, и измерялась толщина струпа Ь в мм. Полученная таким образом зависимость Ь =/(0) представлена на рис. 12. Из рис. 12 следует, что наиболее надежный струп (максимальная его толщина) образуется при 2~4.

Ь, мм

012345678 0.

Рис. 12. Выбор режимов модуляции.

Предложенная автоматизированная система создания стабильного гемостаза с учетом пульсовой волны была апробирована в клинических условиях на животных, а затем на пациентах различных лечебных учреждений. В результате

коагуляционный струп в сосудах среднего и большого диаметра стал стабильным из-за большого массива высушенных клеток крови и сосудов.

Апробация проведена на 21 больном. В 18 случаях гемостаз был стабильным, в 3-х — из-за большого диаметра сосуда, более 7 мм, пришлось проводить процедуру коагуляции многократно. Автоматическое отключение процесса ЭХВ во время коагуляции средних и крупных сосудов происходило, как и для других биотканей, при достижении импеданса струпа до 3 кОм. На рис. 13 показан эффект, получаемый при коагуляции ИЭХА предложенным способом, по сравнению с обычным ЭХА.

(0 сосуда 3 мм) (0 сосуда 3 мм)

Рис. 13. Коагуляция кровеносного сосуда обычным ЭХА и ИЭХА.

В четвертой главе отражены результаты разработок ЙЭХА, выполненных под руководством автора, и их применения в хирургической практике.

■Структурная схема ИЭХА с компьютерным управлением, разработанная на основании исследований автора, изображена на рис. 14.

Работает импедансный ЭХА с компьютерным управлением следующим образом.

В цепи АЭ, через которую подается ВЧ ток частотой 440 кГц для рассечения биоткани, снимается напряжение, значение которого пропорционально этому току, и напряжение между АЭ и ПЭ. Эти напряжения через фильтры,

Рис. 14. Структурная схема импедансного электрохирургического аппарата с компьютерным управлением.

коммутатор и шину данных поступают в вычислитель компьютера, в котором происходит деление этих двух параметров, результатом которого является значение импеданса на частоте 440 кГц кГц) в месте нахождения АЭ на биоткани.

Полученное значение импеданса сравнивается со значениями импеданса биотканей оперируемого органа, записанным в ПЗУ компьютера. В ПЗУ находится код той биоткани, значение записанного импеданса которой наиболее близко к измеренному. По этому коду находится и выводится код значения «щадящей» мощности (Р) по характеристике Р = / (2), также записанной в ПЗУ ИЭХА. Далее код, определяющий конкретное значение мощности, поступает через шину управления на ЦАП блока управления. Сигнал с блока управления на ВЧ генераторе 440 кГц ИЭХА, «выставляет» необходимую мощность на АЭ.

В случае удаления патологических биотканей к цепи АЭ и ПЭ, кроме генератора ВЧ мощности 440 кГц, коммутатором подключается дополнительно генератор 2 кГц, напряжения с которого подходят к биоткани через АЭ. В цепи АЭ снимается напряжение, пропорциональное значению переменного тока на / = 2 кГц, и напряжение между АЭ и ПЭ на/= 2 кГц. Эти напряжения через фильтры, коммутатор, АЦП и шину данных поступают на вычислитель компьютера, в котором происходит деление этих двух напряжений, результатом чего является значение импеданса на частоте 2 кГц (Ъг кгц) в месте нахождения АЭ на биоткани. Далее проводится деление значения импеданса кгц на значение импеданса Хио кГц для получения коэффициента поляризации Кп. В ПЗУ компьютера находится банк данных коэффициентов поляризации здоровых и патологических биотканей, созданный в результате исследований, проведенных автором. После сравнения полученного коэффициента поляризации Кп для конкретного вида биоткани с данными в ПЗУ компьютера, информация об этом выводится на монитор компьютера и используется хирургом для выбора места рассечения биоткани, исключающего метастазирование.

В компьютере записывается также импедансный маршрут операции на конкретном органе пациента для оценки и анализа проведенного хирургического вмешательства.

Применение импедансного электрохирургического аппарата с компьютерным управлением экономически оправдано в лечебных учреждениях, имеющих профильные хирургические отделения и большой поток пациентов, как плановых, так и экстренных. Обычно это областные больницы, главные больницы крупных городов, клиники и лечебные учреждения типа Научного центра хирургии РАМН, Онкологического научного центра РАМН. Подобные лечебные учреждения могут себе позволить приобретение таких ИЭХА, ибо цена их с набором активных электродов колеблется от 200 до 300 тыс. рублей. Для широкого применения в лечебной практике ИЭХА автором были предложены несколько вариантов специализированных ИЭХА, имеющие более низкую цену, с отдельными элементами импедансного ЭХА с компьютерным управлением (табл. 6). В столбце 6 таблицы б указано количество выпущенных и используемых в лечебных учреждениях ИЭХА соответствующей модификации.

Таблица 6.

Тип ИЭХА Максимальная выходная мощность, Вт Количество характеристик Р -Л2), а также стандартных маршрутов ЭХВ Наличие системы синхронизации ЭХВ с пульсовой волной Наличие системы эпреде-ления Кп Количество произведенных аппаратов, шт. Область применения в хирургических технологиях

ЭХВЧ-350-4 (для абдоминальной, торакальной хирургии и др.) 350 75 есть 1100 На печени, желудке, селезенке, поджелудочной, при различных патологиях кишок, легких, сердца, сосудов и т.д.

ЭХВЧ-250-6 (для онко-хирургии) 250 95 есть есть 120 На печени, селезенке, поджелудочной, желудке, пищеводе, лимфоузлах, легких, при различных патологиях кишок и т.д.

ЭХВЧ-150-1Э (для эндоскопии) 150 55 1500 На печени, желудке, пищеводе, прямой кишке, двенадцатиперстной кишке, в легочной хирургии.

ЭХВЧ-150-1Г (для гинекологии) 150 35 есть 900 На биотканях половой сферы женщины.

ЭХВЧ-100-5 (для коагуляции) 100 35 есть 250 В различных направлениях хирургии дня остановки кровотечений, особенно в травматологии и на органах с большим кровенаполнением.

В качестве примера на рис. 15 показан внешний вид ЭХВЧ-250-6.

В табл. 7 представлены результаты сравнения ЭХА и ИЭХА, полученные на основании применения в хирургии.

в ©

коэффициент поляризации

!ф)

ммсс. наивность

,-И

АППАРАТ ЭЛЕЮТОХИРУРГИЧЕСКИЙ ЭХВЧ 250-6

^ Т.4! Ч

КОАГУЛЯЦИЯ

* и;

¡г 0П?*М

®н®

Рис. 15. Импедансный электрохирургический аппарата для проведения вмешательств в онкохирургии ЭХВЧ-250-6.

Таблица 7.

Наименование качественных параметров применения электрохирургических аппаратов в хирургии ЭХА ИЭХА

1. Ширина пораженных клеточных массивов операционной раны при рассечении биотканей, в том числе на краях раны 0,5 -1,5 мм 0,1-0,5 мм

2. Заживление хирургической раны до 10- 15 суток до 8 суток

3. Объем кровопотерь при хирургическом вмешательстве (взяты данные при операции на легких): - сегментарная операция - лобоктомия (удаление доли) - комбинированная резекция до 0,2 л до 1 л ДоЗ л до 0,1 л до 0,6 л до 1,5 л

4. Вероятность перфорации стенок кишок и крупных сосудов 80% 10%

5. Вероятность достоверного удаления: - доброкачественных опухолей - злокачественных опухолей: небольших размеров больших размеров - некротизированных биотканей ~ 50 % 100 % 50% 50% ~ 75 % 100 % 80% 100 %

Сравнение характеристик проводилось: - по п.п. 1, 2, 4, 5 на основании клинических испытаний ЭХА и ИЭХА в Государственной Новосибирской областной клинической больнице, Муниципальной клинической больнице № 1;

- по п. 3 на основании клинических испытаний в Городской специализированной туберкулезной больнице № 1 г. Новосибирска;

- по всем пунктам в Научном центре хирургии РАМН г. Москвы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты работы заключаются в следующем:

3. Впервые экспериментально исследован процесс распространения нагрева вглубь биологической ткани при подаче в месте касания активного электрода ВЧ тока, используемого при элекгрохирургическом воздействии. Выявлены особенности нарастания во времени температуры в зоне наибольшего нагрева и дана их энергетическая интерпретация. Показано, что уверенное рассечение биоткани происходит при температуре около 120°С.

5. Проведены исследования изменения электрического импеданса в устье кровеносного сосуда, показавшие, что значения импеданса отличаются в 10 - 15

раз при максимумах и минимумах пульсовой волны. Предложена автоматизированная система коагуляции кровеносных сосудов, основанная на подаче ВЧ тока повышенного напряжения с низкочастотной модуляцией в момент минимума напора крови в сосуде. Экспериментально установлено, что при скважности низкочастотной модуляции, равной 4, коагуляционный струп в сосудах имеет наибольшие размеры и в несколько раз превышает коагуляционный струп, образующийся при использовании обычного электрохирургического аппарата.

6. На базе проведенных исследований разработана структура и создано семейство импедансных электрохирургических аппаратов различного назначения. Организовано их серийное производство. Выпущено около 4000 ИЭХА, которые успешно работают во многих клиниках и больницах различных регионов России и стран СНГ.

7. На основании значительного статистического материала, полученного в ходе применения ИЭХА и ЭХА, проведен их сравнительный анализ, показавший большую эффективность применения ИЭХА за счет уменьшения размеров термопора-женных участков операционной раны в 2 - 3 раза, уменьшения времени заживления раны в 1,5 -2 раза, уменьшения кровопотерь в 1,5 -2 раза, уменьшения вероятности перфораций стенок кишок и крупных сосудов в несколько раз, увеличения достоверности удаления опухолей и некротизированных биотканей в 1,5 - 2 раза.

Совокупность представленных выше результатов можно рассматривать как крупное достижение в развитии медицинских аппаратов хирургического назначения.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих публикациях:

1. Аронов А. М., Велик Д. В. К вопросу о методологии анализа и оценки риска применения медицинских изделий // Материалы региональной научно-ггракгической конференции «Общественное здоровье: стратегия развития в регионах Сибири». 30-31 октября 2002 г. Под ред. член-корр. РАМН В. Н. Денисова. - Новосибирск, 2002. - С. 24 - 25.

2. Аронов А. М., Белик Д. В. К вопросу об оценке показателей назначения новых медицинских изделий при проведении клинических испытаний // Вестник межрегиональной ассоциации «Здравоохранение Сибири». - 2000 - №3. - С.73 - 76.

3. Аронов А. М. Белик Д. В. Некоторые направления реализации и совершенствования аппаратов для элек1рохирургии // Сибирский медицинский журнал. - 2000. -№3.-С. 37-39.

4. Аронов А.М., Белик Д.В., Омигов В.М. К вопросу об особенностях реализации электрохирургических операциях на легких. // Сибирский медицинский журнал. - 2000. - № 2.

5. Велик Д.В. Автоматизированные электрохирургические аппараты: Автореф. дис. ... канд. тех. наук. - Новосибирск, 1995. - 20 с.

6. Велик Д.В. Актуальные проблемы и тенденции развития отечественной медицинской техники. // Медицинская техника в Сибири: Сборник научных трудов. - Новосибирск: СибНИИЦМТ, 2001. - С. 3-14.

7. Велик Д.В. Аппарат для электрохирургического лечения варикозной болезни нижних конечностей. // Внедрение новой техники и новых методов диагностики в практику здравоохранения: Тезисы докладов научно-технической конференции. -Новосибирск, 1995.-С. 10-11.

8. Велик Д.В., Аронов A.M. Некоторые проблемы комплексного оснащения хирургической службы центральной районной больницы. // Медицинская техника в Сибири: Сборник научных трудов. - Новосибирск: СибНИИЦМТ, 2001. - С. 75-82.

9. Велик Д. В., Аронов А. М. О риске применения медицинских изделий // Сибирский медицинский журнал. - 2000. - №3. - С. 30 - 32.

10. Велик Д. В., Аронов А. М. Оценка риска применения медицинских изделий // Сибирский медицинский журнал. - 2000. - №4. - С. 39 - 41.

11. Велик Д.В., Аронов A.M., Педдер В.В. Комплекс для хирургии паренхиматозных органов. // Сибирский медицинский журнал. - 2000. -№ 2.

12. Велик Д. В., Аронов А. М., Рогачевский Б.М. К обоснованию работы импедансного ЭХА в режиме «коагуляция с учетом пульсовой волны» // Материалы VI международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2002». - Новосибирск 2002. - С. 149 - 153.

13. Велик Д.В., Аронов AM., Рогачевский Б.М. Результаты исследований по созданию импедансного электрохирургического аппарата (ЭХА) для достоверного удаления он-коопухолей и пораженных биотканей. // Инновации в охране здоровья людей: Сборник тезисов научно-практической конференции. - Новосибирск, 2001. - С. 17-18.

14. Велик Д.В., Аронов A.M. Современная электрохирургия. Вопросы технического обеспечения стабильного гемостаза. // Актуальные проблемы электронного приборостроения: Материалы V Международной конференции. - Новосибирск: АПЭП, 2000.-Т. 5.

15. Велик Д. В., Аронов А. М. Современное состояние и возможности развития медицинского приборостроения в Сибири // Материалы региональной науч-но-нрактической конференции «Общественное здоровье: стратегия развития в регионах Сибири». 30-31 октября 2002 г. Под ред. Член-корр. РАМН В. Н. Денисова. - Новосибирск, 2002. - С. 84 - 86.

16. Велик Д. В., Аронов А. М. Способ подбора нагрузочныххарактеристик автоматизированного электрохирургического аппарата ^дЭДяирАзй народной на-

аппарата ^УдЭДйЭДМоИ ЬН&йкЬу i I ! ""'библиотека | I С-Пстербург J

* М «в I

оэ 300 40

учно-технической конференции «Информационные системы и технологии». -Новосибирск, 2000. - С. 77.

17. Велик Д.В., Аронов A.M. Сравнительные характеристики современных электрохирургических аппаратов. // Актуальные проблемы электронного приборостроения: Материалы V Международной конференции. - Новосибирск: АПЭП, 2000. - Т. 5.

18. Велик Д.В., Аронов A.M. Теоретические основы создания и применения электрохирургических аппаратов. - Новосибирск: Наука, 1999. - 84 с.

19. Велик Д.В., Аронов A.M., Шевелев О.М. Специализированные электроды для электрохирургических аппаратов. // Новая медицинская техника и медицинские технологии: Тезисы докладов научно-практической конференции. - Новосибирск, 1994.-С. 6.

20. Велик Д.В., Аронов A.M., Яковлев А.К. Электрохирургический аппарат с определением фазы пульсовой волны. Патент № 2204352. - Бюл. № 14 от 20.05.2003.

21. Велик Д.В., Благитко Е.М., Вардосанидзе К.В., Зарубенков O.A., Омигов В.М. Импедансные электрохирургические аппараты и их применение в хирургической практике. // Российский медицинский журнал. - 2003. - № 6 - С. 37-39.

22. Велик Д.В., Додонов К.А., Плехов A.B., Дерягин A.A. Аппарат электрохирургический высокочастотный для эндоскопии. Свидетельство на промышленный образец №31053 от 28.03.1990. - 2 с.

23. Велик Д.В., Додонов К.А. Электрохирургический аппарат. Патент № 2008830. -Бюл. №9 от 15.03.1994.

24. Велик Д.В., Жмудь A.A. Особенности автоматизации медицинской техники. // Новые методы диагностики и лечения заболеваний, медицинская техника: Тезисы докладов научно-практической конференции. - Новосибирск, 1993. - С. 8-9.

25. Велик Д.В. Импедансная электрохирургия. - Новосибирск: Наука, 2000. - 274 с.

26. Велик Д.В. Импедансный электрохирургический аппараг. Патент № 2204351. -Бюл. №14 от 20.05.2003.

27. Велик Д. В. Исследования импеданса биологических тканей для создания импе-дансного электрохирургического аппарата (ИЭХА), позволяющего достоверно удалять опухолевые и некротизированные структуры // Сибирский медицинский журнал. - 2002. - № 3. - С. 43 - 46.

28. Велик Д.В., Куковенко Ю.Г., Горбатов А.Ф. Электрохирургический аппарат. A.C. № 1118358 от 15.06.1984.

29. Велик Д.В. Метод создания базы данных мощности электрохирургического воздействия импедансных электрохирургических аппаратов. // Медицинская техника в Сибири: Сборник научных трудов. - Новосибирск: СибНИИЦМТ, 2001. - С. 94-97.

30. Велик Д.В. Особенности применения электрохирургических аппаратов в онкологии. // Новая медицинская техника и медицинские технологии: Тезисы докладов научно-практической конференции. - Новосибирск, 1994. - С. 3.

31. Велик Д.В. Оценка физических факторов электрохирургического воздействия как основы для построения автоматизированных электрохирургических аппаратов. // Медицинская техника. - 2001. - № 1. - С. 19-24.

32. Велик Д.В., Пашков Е.М. Системно-комплексный подход к разработке и организации производства элекгрохирургических аппаратов. // Новая медицинская техника и медицинские технологии: Тезисы докладов научно-практической конференции. - Новосибирск, 1995.-С. 15-17.

33. Велик Д.В., Пашков Е.М. Универсальный электрохирургический комплекс для ЦРБ и вахтовых поселков. // Новая медицинская техника в медицинских технологиях: Материалы конференции Региональной Ассамблеи «Здоровье населения Сибири». - Новосибирск.

34. Велик Д.В., Пашков Е.М., Юрчаков Ю.П. Универсальный электрохирургический комплекс Универсал ЭХВЧ-250-У для проведения хирургических вмешательств в общей хирургии, лапароскопии, эндоскопии, проктологии и т.д. // Новая медицинская техника и медицинские технологии: Тезисы докладов научно-практической конференции. - Новосибирск, 1994. - С. 7-8.

35. Велик Д.В. Принципы построения автоматизированных электрохирургических комплексов. // Новые методы диагностики и лечения заболеваний, медицинская техника: Тезисы докладов научно-практической конференции. - Новосибирск, 1993. -С. 6-7.

36. Велик Д.В. Принципы построения импедансного электрохирургического аппарата (ЭХА) для достоверного удаления онкоопухолей и пораженных биотканей. // Медицинская техника. - 2001. - № 3. - С. 39.

37. Велик Д.В. Разработка и серийное производство медицинской техники в Сибири. // Медицинская техника. - 1995. - № 1.

38. Велик Д.В. Разработка и создание специализированных электрохирургических аппаратов для проведения вмешательств на различных органах человека. // Медицинская техника. - 1995. - № 1.

39. Велик Д.В., Рогачевский Б.М. Основы построения импедансных элекгрохирургических аппаратов. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. - 2003. - № 4. - С. 27-29.

40. Велик Д.В. Стоматологический электрохирургический комплекс для челюстно-лицевой хирургии: эктомии нервных окончаний, резания и коагуляции мягких тканей. // Новая медицинская техника и медицинские технологии: Тезисы докладов научно-практической конференции. - Новосибирск, 1994. - С. 4.

41. Велик Д.В. Тенденции изменения качества разрабатываемой и изготавливаемой медицинской техники на современном этапе. // Новая медицинская техника и медицинские технологии: Тезисы докладов научно-практической конференции. -Новосибирск, 1995. - С. 11-14.

42. Велик Д.В., Торнуев Ю.В. О возможности оценки степени термических поражений биотканей методом электроимпедансометрии. // Медицинская техника. -2001.-№2.-С. 40-41.

43. Велик Д.В. Устройство для подачи инертного газа в операционное поле. // Новая медицинская техника и медицинские технологии: Тезисы докладов научно-практической конференции. - Новосибирск, 1994. - С. 5.

44. Велик Д.В. Электрохирургический аппарат. Патент № 2204352. - Бгол. № 14 от 20.05.2003.

45. Велик Д.В., Яковлев AJC. Автоматизированная система фазирования элегарохирургиче-ского воздействия с пульсовой волной. // Медицинская техника. - 2001. - № 1. - С. 24-26.

46. Велик Д.В., Dornhof К. Оптимизация воздействия электрохирургических аппаратов, используемых в нейро- и ангиохирургии. // Медицинская техника. - 1997.-№6.-С. 19-21.

47. Девизоров В.Н., Велик Д.В. Опыт производства медицинской техники на одном из предприятий ВПК. // Внедрение новой техники и новых методов диагностики в практику здравоохранения: Тезисы докладов научно-технической конференции. -Новосибирск, 1995. - С. 30-31.

48. Омигов В.М., Велик Д.В., Аронов А.М. К вопросу разработки аппарата для автоматического расправления легкого. // Инновации в охране здоровья людей: Сборник тезисов научно-практической конференции. - Новосибирск, 2001. - С. 147-148.

49. Омигов В.М., Велик Д.В., Денисов А.Н. Применение аппарата для автоматического расправления легкого при ведении плевральной полости в послеоперационный период. // Медицинская техника . - 2001. - № 6. - С. 34-36.

50. Омигов В.М., Денисов А.Н., Огиренко А.П., Велик Д.В. Аппарат для автоматического расправления легкого. Патент № 2160125. -Бюл. № 34 от 10.12.2000.

51. Педдер В.В., Велик Д.В. и др. Ультразвуковые инструменты для дезинтеграции и обработки паренхимы и сосудисто-секреторных структур печени. // Биомедицинская технология и приборостроение: Сборник научных трудов.-Омск, 1997.-Вып. 6.-С. 11-14.

52. Dornhof К., Велик Д.В. Электрохирургические высокочастотные аппараты. -Tuttlingen Германия, 1996. - 14 с.

Всех соавторов автор благодарит за сотрудничество. Автор выражает благодарность д.т.н., профессору Рогачевскому Б.М., д.б.н., профессору Торнуеву Ю.В.,

Dornhof К. за полезные обсуждения и под держку работы.

Подписано в печать 6.06.03 г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ, л. 2,25 Тираж 120 экз. Заказ № 351

Отпечатано в типографии Новосибирского Государственного технического университета 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20

-/)

"11 2 9 6 i

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Белик, Дмитрий Васильевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ИДЕОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ ИМПЕДАНСНЫХ

ЭЛЕКТРОХИРУРГИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

1.1. Обзор медицинских аппаратов для деструкции биологических тканей посредством теплового воздействия

1.2. Принцип действия и исполнение традиционных электрохирургических аппаратов

1.3. Предлагаемая идеология построения импедансных ЭХА

1.4. Выводы по главе

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЯ ИМПЕДАНСА ЗДОРОВЫХ И

ПОРАЖЕННЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ

2.1. Общие сведения об импедансе биологических тканей

2.2. Исследование импеданса здоровых биологических тканей

2.3. Исследование импеданса пораженных биологических тканей

2.4. Выводы по главе

Глава 3. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ИМПЕДАНСНОГО

ЭЛЕКТРОХИРУРГИЧЕСКОГО АППАРАТА

3.1. Исследование тепловых процессов в биологической ткани при электрохирургическом воздействии

3.2. Зависимость «щадящей» мощности от импеданса для различных биотканей

3.3. Обеспечение стабильного гемостаза при минимуме пульсовой волны

3.4. Выводы по главе

Глава 4. СОЗДАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ИМПЕДАНСНЫХ

ЭЛЕКТРОХИРУРГИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

4.1. Структурная схема импедансного электрохирургического аппарата 111 Ф 4.2. Специализированные импедансные электрохирургические аппараты

4.3. Применение импедансных электрохирургических аппаратов

4.4. Выводы по главе 151 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 153 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 156 ПРИЛОЖЕНИЯ 184 Приложение 1. Некоторые аспекты безопасного применения импедансных электрохирургических аппаратов в хирургической практике 185 Приложение 2. Разрешительные документы

Министерства здравоохранения Российской Федерации

Введение 2003 год, диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, Белик, Дмитрий Васильевич

Актуальность проблемы.

В последнее время все шире находят применение электрохирургические медицинские аппараты (ЭХА), основанные на тепловом воздействии на биоткани пациента с целью их рассечения и коагуляции кровеносных сосудов. [1-25 и др.]

Однако, в процессе их применения во время рассечения биотканей значительной оказывается зона термопоражений, существенны кровопотери, особенно на таких органах как печень, селезенка, поджелудочная железа, желудок, легкие, значительно время заживления операционных ран [1-25 и др.]. Основная причина такого положения - в отсутствии при использовании этих аппаратов объективной информации о состоянии биоткани перед и в процессе хирургического воздействия (ХВ), что не позволяет ввести автоматическую обратную связь «биоткань пациента - ХВ».

В то же время активный электрод ЭХА имеет непосредственный электрический контакт с биотканями [1-25 и др.], различные свойства которых до и в процессе электрохирургического воздействия (ЭХВ) отражаются в импедансе биотканей, которые в свою очередь являются нагрузкой для ЭХА. Таким образом, появляется возможность, зная импеданс здоровых, термопораженных и патологических биотканей, управлять мощностью ЭХА и его отключением, обеспечивая «щадящее ЭХВ». ЭХА, основанные на таком виде обратной связи «биоткань пациента - ХВ», названы автором импедансными электрохирургическими аппаратами.

Цель диссертационной работы.

Разработка принципа построения, создание и применение в медицинской практике нового класса хирургических аппаратов импедансных электрохирургических аппаратов (ИЭХА), обеспечивающих «щадящее» хирургическое вмешательство, при котором минимальны кровопотери, минимальны разрушения клеточных массивов оперируемых здоровых биотканей, существенно сокращается время заживления операционных ран.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1. Разработка принципа построения импедансного электрохирургического аппарата.

2. Определение in vivo импеданса здоровых, патологических и термопораженных биотканей человека.

5. Разработка метода коагуляции кровеносных сосудов, обеспечивающего уменьшенные кровопотери.

6. Организация серийного производства импедансных электрохирургических аппаратов различного назначения.

Связь с государственными программами.

Работа обобщает многолетние исследования и разработки, проведенные при непосредственном участии и научном руководстве автора на Новосибирском заводе точного машиностроения, Сибирском научно-исследовательском и испытательном центре медицинской техники. Исследования проводились в рамках следующих работ: «НИР по созданию электрохирургического аппарата для эндоскопии» по заданию МЗ СССР, 1985; «НИР по созданию электрохирургического аппарата для абдоминальной хирургии» по заданию МЗ СССР, 1985; в соответствии с Госпрограммой - «Электрохирургический аппарат для общей хирургии -возможности создания ИТВЧ в широком диапазоне нагрузок», Министерство машиностроения СССР, 1983; «Исследование и разработка установки для определения электрофизических параметров тела человека», СО АМН СССР, 1985; «Научные исследования по созданию электрохирургического аппарата для гинекологии», по заданию МЗ РФ, 1992.

Методы исследований.

В работе использованы методы физического моделирования, теории электрических цепей, эвристические методы проектирования устройств и систем, экспериментальные исследования, в том числе с использованием созданных ИЭХА.

Научная новизна.

1. Предложен принцип построения импедансного электрохирургического аппарата, основанный на использовании автоматической обратной связи «электрический импеданс биоткани — электрохирургическое воздействие». Определен перечень функций такого аппарата, обеспечивающих «щадящее» хирургическое вмешательство, а также снижение кровопотерь.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

1. На базе проведенных исследований разработана структура и создано семейство импедансных электрохирургических аппаратов различного назначения. Организовано их серийное производство.

Выпущено около 4000 ИЭХА, которые успешно работают во многих клиниках и больницах различных регионов России и стран СНГ: в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Твери, Пскове, Владимире, Астрахани, Ростове-на-Дону, Волгограде, Краснодаре, Уфе, Екатеринбурге, Красноярске, Иркутске, Владивостоке, Хабаровске, Чите, Ханты-Мансийске, Сургуте и др. городах и областях России, а также на Украине, в Белоруссии, Казахстане, Узбекистане.

2. На основании значительного статистического материала, полученного в ходе применения ИЭХА и ЭХА, проведен их сравнительный анализ, показавший большую эффективность применения ИЭХА за счет уменьшения размеров термопораженных участков операционной раны в 2 -3 раза, уменьшения времени заживления раны в 1,5 - 2 раза, уменьшения кровопотерь в 1,5-2 раза, уменьшения вероятности перфораций стенок кишок и крупных сосудов, а также несанкционированных ожогов в несколько раз, увеличения достоверности удаления опухолей и некротизированных биотканей в 1,5-2 раза.

На защиту выносятся:

- принцип построения импедансного электрохирургического аппарата, основанный на использовании автоматической обратной связи «электрический импеданс биоткани - электрохирургическое воздействие»;

- результаты исследования по определению in vivo импеданса здоровых, патологических и термопораженных биотканей человека, которые в виде базы данных предложено использовать для дозирования мощности импедансного электрохирургического аппарата и определения границ пораженных биотканей;

Апробация работы.

Основные научные и практические результаты исследований по теме диссертации обсуждались на: Всесоюзной конференции «Медицинские технологии» на Международной выставке «Здравоохранение-80» (Москва, 1980), 8-ой Всесоюзной конференции по измерениям в медицине (Москва, 1986), Научно-практической конференции «Медицинская наука - практике» (Новосибирск, 1989), Научно-практической конференции «Новая медицинская техника и медицинские технологии» (Новосибирск, 1993, 1995, 1997, 1999), Научной конференции «1-я Республиканская Российской Федерации совещание по медико-техническим вопросам сердечно-сосудистой хирургии, хирургии аритмий и электрокардиостимуляций» (Санкт-Петербург, 1994), Научно-практической конференции «Новая медицинская техника и медицинские технологии» (Новосибирск, 1994), Региональной ассамблеи «Здоровье населения Сибири» (конференция «Новая медицинская техника в медицинских технологиях») (Новосибирск, 1994), 2-м съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 1995), Научно-практической конференции «Новая медицинская техника и медицинские технологии» (Новосибирск, 1995), Седьмой научно-практической конференции врачей, (Новосибирск, 1997), Международной конференции «Информационные системы и технологии. ИСТ-2000» (Новосибирск, 2000), Научно-практической конференции СО АМТН «Новая медицинская техника» (Новосибирск, 2000, 2001, 2002), Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения. АПЭП» (Новосибирск, 2000, 2002).

Образцы импедансных ЭХА демонстрировались на Международной выставке «Наука-88» (Москва, 1988), Международной выставке «Здравоохранение-94» (Москва, 1994), Международной выставке «Больница-98» (Санкт-Петербург, 1998), Международной выставке в Ганновере (Германия, 1996), Международной выставке «МЕДСИБ-2001» (Новосибирск, 2001), где награждены Большой золотой медалью, выставке «Российская медтехника 2002» (Новосибирск, 2002), где награждены Золотой медалью.

Личный вклад.

Постановка задач, способы решения, основные научные результаты принадлежат автору. Экспериментальные исследования выполнялись в СибНИИЦМТ, Институте физиологии СО РАМН, Новосибирской государственной медицинской академии, 1-ой городской муниципальной клинической больнице, Новосибирском государственном техническом университете при личном участии и под руководством автора. Интерпретация и обработка результатов исследований проводились автором совместно с сотрудниками Института физиологии СО РАМН и НГТУ.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 52 работы, в том числе две монографии, 2 авторских свидетельства и 5 патентов.

Структура и объем диссертации.

Содержание диссертации изложено во введении, четырех главах и заключении.

В первой главе проведен анализ медицинских приборов для деструкции биологических тканей посредством тепла. Предложена идеология построения импедансных ЭХА с автоматической обратной связью «импеданс биоткани ЭХВ», что позволяет снизить термические поражения биоткани и установить границы «здоровая биоткань -патологическая биоткань». Последнее очень важно для удаления онко- и доброкачественных опухолей.

Во второй главе проведен обзор результатов измерения электрического импеданса биотканей in vitro, обоснована методика измерения импеданса in vivo, и выполнен большой объем работ по экспериментальному определению импеданса здоровых, пораженных болезнью биотканей и определению коэффициента поляризации для этих тканей.

В третьей главе впервые экспериментально исследован процесс распространения нагрева вглубь биоткани при подаче ВЧ тока в месте касания активного электрода. Получены зависимости «щадящей» мощности, необходимой для рассечения всех видов биотканей, от импеданса. Проведены исследования изменения импеданса в устье кровеносного сосуда, что дало возможность автоматизации установления прочного коагуляционного струпа в устье кровеносных сосудов.

В четвертой главе приведено семейство импедансных электрохирургических аппаратов различного назначения, созданных на базе проведенных исследований, которые сегодня серийно изготавливаются и успешно используются во многих клиниках и больницах России и стран СНГ. Проведен сравнительный анализ обычных ЭХА и импедансных ЭХА, который показал большую эффективность разработанных аппаратов за счет уменьшения термопоражений участков операционной раны, увеличения достоверности удаления опухолей и некротизированных биотканей в 1,5-2 раза.

Автор благодарен профессору, д.т.н. Рогачевскому Б.М. за советы и поддержку при написании работы, интерпретации результатов исследований, профессору, д.б.н. Торнуеву Ю.В. за обсуждение и совместную работу в области медико-биологических экспериментов и полезные советы при обсуждении направлений работы.

Автор выражает благодарность сотрудникам СибНИИЦМТ за помощь при выполнении и обработке результатов экспериментов.

Заключение диссертация на тему "Импедансные электрохирургические аппараты"

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Предложен принцип построения импедансного электрохирургического аппарата, основанный на использовании автоматической обратной связи «электрический импеданс биоткани -электрохирургическое воздействие». Определен перечень функций такого аппарата, обеспечивающих «щадящее» хирургическое вмешательство, а также снижение кровопотерь.

3. Впервые экспериментально исследован процесс распространения нагрева вглубь биологической ткани при подаче в месте касания активного электрода ВЧ тока, используемого при электрохирургическом воздействии. Выявлены особенности нарастания во времени температуры в зоне наибольшего нагрева и дана их энергетическая интерпретация. Показано, что уверенное рассечение биоткани происходит при температуре около 120°С.

7. На основании значительного статистического материала, полученного в ходе применения ИЭХА и ЭХА, проведен их сравнительный анализ, показавший большую эффективность применения ИЭХА за счет уменьшения размеров термопораженных участков операционной раны в 2 - 3 раза, уменьшения времени заживления раны в 1,5-2 раза, уменьшения кровопотерь в 1,5 - 2 раза, уменьшения вероятности перфораций стенок кишок и крупных сосудов в несколько раз, увеличения достоверности удаления опухолей и некротизированных биотканей в 1,5 - 2 раза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Белик, Дмитрий Васильевич, диссертация по теме Приборы, системы и изделия медицинского назначения

1. Брехов Е.И., Ребизов В.Ю., Тартынский С.И., Москалик В.А. Применение плазменных потоков в хирургии. М., 1992.

2. Проспекты предприятия ОКБ «Факел» г. Калининград на комплекс плазменный хирургический «ФАКЕЛ-01», плазменный хирургический аппарат «Плазен» (Россия), 2001.

3. Проспекты Смоленского авиационного завода г. Смоленск скальпеля плазменного СУПР-2М, скальпеля плазменного СУПР-М (Россия), 2002.

4. Проспекты фирмы ERBE плазменных хирургических аппаратов (Германия), 2001.

5. Проспекты фирмы BERCHTOLD плазменных хирургических и аппаратов (Германия), 2001.

6. Проспекты фирмы Valleylab плазменных хирургических аппаратов (США), 2003.

7. Лазеры в клинической медицине. / Под ред. проф. С. Д. Плетнева. -М.: Медицина, 1981.

8. Неворотин А.И. Введение в лазерную хирургию: Учеб. Пособие. -СПб.: СпецЛит, 2000. 175 с.

9. Проспекты Института лазерной физики СО РАН г. Новосибирск на лазерные хирургические аппараты «МЕЛАЗ-Х» (Россия), 2002.

10. Проспекты фирмы LST на переносной лазерный хирургический аппарат LST-20/01 (США), 2000.ш

11. Проспекты фирмы Martin хирургических аппаратов (Грмания), 2002.

12. Амбарданян JI.А. и др. Применение устройства «Тигран Д» для диагностики скрытого мастита коров. // Диагностика и лечение инфекционных незаразных и элементарных заболеваний сельскохозяйственных животных. Ереван, 1981. - Вып. 51. - С. 24 -28.

13. Андреев B.C. Кондуктометрические методы и приборы в биологии и медицине. М.: Медицина, 1973. - 325 с.

14. Педдер В.В., Велик Д.В. и др. Ультразвуковые инструменты для дезинтеграции и обработки паренхимы и сосудисто-секреторных структур печени. // Биомедицинская технология и приборостроение: Сборник научных трудов. Омск, 1997. - Вып. 6.-С. 11-14.

15. Педдер В.В. Исследование процесса, разработка технологии и оборудования для ультразвуковой сварки разнородных биотканей при слухоулучшающих операциях: Автореф. дис. . канд. тех. наук. Омск, 1982.

16. Саврасов Г.В. Исследование процесса и разработка технологии, оборудования для ультразвукового иссечения атеросклеротически измененных слоев артерий: Автореф. дис. . канд. тех. наук. М., 1977.

17. Проспекты VI11 «Утес» г. Ульяновск на аппарат ультразвуковой хирургический УРСК-7Н-22 (Россия), 2000.

18. Проспекты фирмы ERBE ультразвуковых хирургических аппаратов (Германия), 2001.

19. Проспекты фирмы CuSA ультразвуковых хирургических аппаратов (Япония), 2001.

20. Проспекты ФГУП «ЭМА» г. Москва (Россия), 2003.

21. Проспекты предприятия НИИТОП г. Н.- Новгород (Россия), 2001.

22. Проспекты фирмы ERBE на аппараты Erbe Kauter N и Erbe Kauter В (Германия), 2000.

23. Проспекты фирмы Siemens (Германия), 2002.

24. Долецкий С.Я., Драбкин Р.Л., Ленюшкин А.И. Высокочастотная электрохирургия. М.: Медицина, 1980.

25. Велик Д.В. Импедансная электрохирургия. Новосибирск: Наука, 2000. - 274 с.

26. Проспекты ФГУП «Пермский машиностроительный завод им. Ф.Э. Дзержинского» на аппараты электрохирургические «Политом-1», «Политом-2» (Россия), 2000.

27. Проспекты СибНИИЦМТ г. Новосибирск на аппараты электрохирургические ЭХВЧ-100-5, ЭХВЧ-150-1, ЭХВЧ-250-6, ЭХВЧ-350-4 (Россия), 2003.

28. Проспекты фирмы ERBE электрохирургических аппаратов (Германия), 2001.

29. Проспекты фирмы Siemens электрохирургических аппаратов (Германия), 2002.

30. Проспекты фирмы AESCULAP электрохирургических аппаратов (Германия), 2001.

31. Проспекты фирмы Martin электрохирургических аппаратов (Грмания), 2001.

32. Проспекты фирмы Valleylab электрохирургических аппаратов (США), 2002.

33. Проспекты фирмы OLYMPUS электрохирургических аппаратов (Япония), 2002.

34. Велик Д.В. Импедансный электрохирургический аппарат. Патент № 2204351. Бюл. № 14 от 20.05.2003.

35. Евтушенко Г.И. и др. Влияние импульсного электромагнитного поля низкой частоты на организм. Киев: Здоровье, 1978. - 132 с.

36. Dornhof К., Велик Д.В. Электрохирургические высокочастотные аппараты. Tuttlingen Германия, 1996. - 14 с.

37. Губанов Н.И., Утебергенов А.А. Медицинская биофизика. М., 1978.-335 с.

38. Ибрагимов Р.Ш. О соотношении емкостных и резистивных свойств биологических тканей и жидкостей. // Бюлл. СО АМН СССР. 1990. - № 2. - С. 84-88.

39. Лапаева JI.A. Применение метода дисперсии высокочастотной проводимости для изучения физико-химических свойств белка. // Биохимия. 1965. - Т. 30. - Вып. 2. - С. 358-367.

40. Науменко А.И., Скотников В.В. Основы электроплетизмографии.- М.: Медицина, 1975. 216 с.

41. Поливода А.И., Михайлова А.А. Изучение электрических констант печеночной ткани крыс. // Биофизика, 1960. Т. 6. - С. 612-616.

42. Поливода Б.И. Температурная зависимость электропроводности клеточных суспензий. // Биофизика, 1969. Т. 14. - Вып. 3. - С. 506-509.

43. Прессман А.С. Электромагнитная сигнализация в живой природе.- М.: Сов. Радио, 1974. 64 с.

44. Ремизов А.А. Медицинская и биологическая физика. М.: Высшая школа, 1999.

45. Тарусов Б.Н., Антонов В.Ф. и др. Биофизика. М., 1968. - 156 с.

46. Торнуев Ю.В. Исследование электрофизических свойств биологических тканей в диапазоне частот от 300 до 600 кГц: Отчет. Новосибирск: ИРП и ПМ СО РАМН, 1996. - № 01.84.0014.96.

47. Торнуев Ю.В. Отчет о биофизических свойствах тканей. -Новосибирск: ИФ СО РАМН, 1996. № 01.910.004.852.

48. Торнуев Ю.В., Хачатрян Р.Г., Хачатрян А.П., Махнев В.П., Осенний А.С. Электрический импеданс биологических тканей. -М.: Изд-во ВЗПИ, 1990. 155с.

49. Физиология человека. / Под ред. Р. Шмидта, Г. Тевса.- М., 1986. -Т. 1^.-С. 73-77.

50. Березовский В.А., Колотилов Н.Н. Биофизические характеристики тканей человека: Справочник. Киев: Наукова думка, 1990. - 224 с.

51. Бергальсон Л.Д. Биологические мембраны (факты и гипотезы). -М., 1975.-С. 38-42.

52. Егоров Ю.В., Кузнецова Г.Д. Мозг как объемный проводник. М.: Наука, 1976.- 128 с.

53. Коновалова Л.М., Ярошенко А.А. Временная нестабильность характеристик электропроводности кожи человека. // Биофизика. -1981.-Т. 26. -№2.-С. 380.

54. Кононова М.Л. Об информативности метода импедансометрии для характеристики внеклеточных пространств мышц. // Реакция тканей и органов на управляющие сигналы. Пермь. -1989. - С. 71-79.

55. Тару сов Б.Н. Электропроводность как метод определения жизнедеятельности ткани. // Архив биол. наук. 1938. Вып. 2. - С. 178-181.

56. Торнуев Ю.В. Патофизиологическое исследование электродермальной активности при хронических общепатологических состояниях: Автореф. дис. . док. биол. наук. -Новосибирск, 1996.

57. Филановская Т.П. Исследование электрических характеристик животных и растительных тканей в области низких радиочастот: Автореф. дис. . канд. биол. наук. JL, 1972. - 18 с.

58. Шминге Г.А. Электрические измерения в физиологии и медицине. М.: Медицина, 1956. - 206 с.

59. Conway J. Electrical impedance tomography for monitoring of hiperthermia. // Clin. Phys. and Physiol. Meas., 1987. V. 8. - P. 141146.

60. Lucas C.L. et al. Methods for estimating characteristic impedance in humans.//Jbid. l.-N.Y., 1985.-P. 545-549.

61. Nyboer J. Electrical impedance plethysmography. Springfield, 1959. -P. 85-93.

62. Nyboer J. Electrometric properties of tissue and fluids. // Int. Cont. Bioelectrical Impedance. N.Y., 1970. - V. 170. - P. 410-426.

63. Schwan H.P. Alternating current spectroscopy of biological substance. // Pros. IRE. 1959. - V. 47. - № 11. - P. 1841-1855.

64. Schwan H.P. Electrical properties of tissue and cell suspension. // Fdv. in Biol, and Med. Phys. N.Y., 1957. - V. 5. - P. 147-209.

65. Ефремов A.B., Ибрагимов P.P., Манвелидзе P.A., Леонтьев B.T., Булатецкий К.Г., Колонда Г.Г., Тарасов Е.В., Ибрагимов Р.Ш.

66. Устройство для измерения активной и емкостной составляющих импеданса биологических тканей: Патент РФ № 2196504, 28.06.2000,2003. Бюл. № 2.

67. Nyboer J. // International conference on Bioelectrical Impedance. -New York, 1970. V. 170, art. 2. - P. 410-426.

68. Аграненко B.A. Компоненты консервированной крови в хирургии. // Вестник хирургии, 1982. № 10. - С. 60 - 62.

69. Альбеков С.С. Изучение функциональной составляющей мозговой ткани разночастотной импедансометрией в эксперименте. // Материалы I съезда физиологов Казахстана. Алма-Ата, 1988. - С. 22.

70. Антропов JI.H. Теоретическая электрохимия. М., 1969.

71. Балуев Э.Г. Исследование в области импедансных измерений параметров организма. // Метрология биомедицинских измерений. -М.- 1983.-С. 51-60.

72. Бакеева JI.E., Зоров Д.Б. и др. Мембранный электрический кабель. // Биологические мембраны., 1986. № 11. - С. 1130-1136.

73. Белик Д. В. Исследования импеданса биологических тканей для создания импедансного электрохирургического аппарата (ИЭХА), позволяющего достоверно удалять опухолевые и некротизированные структуры // Сибирский медицинский журнал. 2002. - № 3. - С. 43-46.

74. Бергальсон Л.Д. Биологические мембраны (факты и гипотезы). -М., 1975.-С. 36-39.

75. Бурлакова Е.В. и др. Изучение электропроводности печени облученных животных. // Биофизика, 1960. Т. 5. - Вып. 2. - С. 194-201.

76. Бурлакова Е.В. и др. Исследование электропроводности автолиза мышц облученных животных. // Научные докл. высшей школы. Биол. науки, 1965. № 3. - С. 72-76.

77. Вайнштейн Г.Б. и др. Изменение внутричерепного импеданса при дегидратации мозга. // Физиол. журн. СССР. 1980. - Т. 66. - № 7. - С. 777-782.

78. Владимиров Ю.А., Рощупкин Д.И. и др. Биофизика. М., 1983.

79. Гаврилушкин А.П. Импеданс мозговых структур при дескретном и непрерывном исследовании у кошек. // Вопросы экспериментальной биофизики. Горький, 1975. - С. 168-179.

80. Гречин В.Б. и др. Исследование импеданса глубоких структур мозга человека. // Методы клинической нейрофизиологии. — Л. — 1977.-С. 208-217.

81. Жчуков А.В. Об исследовании электропроводности биологических систем. // Успехи современной биологии. 1982. - Т. 94. - Вып. 3(6). - С. 404-420.

82. Иванов Г.Ф. Основы нормальной анатомии человека. Медгиз, 1949. - С. 29-32.

83. Кожа. / Под ред. акад. Чернуха A.M. М.: Медицина. - 1982. - 138 с.

84. Крылов О.А. и др. Действие импульсного магнитного поля на электрическое сопротивление кожи. // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 1992. - № 4. -С. 49-52.

85. Мелвин-Хьюз Д. Физическая химия. М., 1962. С. 61-64.

86. Москаленко Ю.И. Оптимальные условия регистрации электроплетизмограммы участков тела и органов человека. // Физиол. журн. СССР, 1962. Т. 48. - С. 214-218.

87. Плеханов Г.Ф. и др. Оптимальные параметры магнитных и электрических полей, воспринимаемых организмами. // ЖВНД. -1966. Т. 16. -№ 1.-С. 34-37.

88. Плеханов Г.Ф. Некоторые материалы по восприятию информации живыми организмами. // Бионика. М.: Наука, 1965. - С. 237.

89. Поливода А.И. и др. Изучение электрических характеристик печени крыс при лучевом поражении. // Радиобиология. 1961. -№ 1. - Вып. 2.-С. 176-181.

90. Поливода Б.И. Зависимость электропроводности клеток от состояния клеточных мембран. // IV Межд. биофиз. конгресс. М., 1972.-С. 411-412.

91. Белик Д.В. Автоматизированные электрохирургические аппараты: Автореф. дис. . канд. тех. наук. Новосибирск, 1995. - 20 с.

92. Белик Д.В., Торнуев Ю.В. О возможности оценки степени термических поражений биотканей методом электроимпедансометрии. // Медицинская техника. 2001. - № 2. -С. 40-41.

93. Донскова Л.П. Исследования физико-химических структурных изменений при отмирании органов в условиях ишемии, консервации и опвышенных температур методом импеданса: Автореф. дис. . канд. биол. наук. -М., 1975.

94. Дубровский И. А. и др. Прибор для диагностирования некротизированных участков скелетной мускулатуры человека и животных. // Медицинская техника. 1988. - № 4. - С. 25-27.

95. Ибрагимов Р.Ш. Устройство для измерения электропроводности биологических тканей и жидкостей. // Новое в экспериментальной и клинической медицине. Новосибирск, 1987. - С. 121-122.

96. Робинсон Р., Стоке Р. Растворы электролитов. М., 1963. - С. 4749.

97. Рубин А.Б. Биофизика клеточных процессов. // Биофизика, 1987. -Т. 2.-С. 114-117.

98. Сологубова Т.И., Ибрагимов Р.Ш., Рудольф Н.В. Исследование электропроводности ликвора человека. // Новое в экспер. и клин, медицине. Новосибирск. - 1987. - С. 129-132.

99. Ступницкий И.Ф., Березко Л.А., Ступко А.И., Соколов С.Е. Измерение электропроводности биологических объектов дозированным электрическим разрядом. // Разработка и клиническое применение радиоэлектронной медицинской аппаратуры. М., 1988. - С.32-36.

100. Терехова Л.Г. Определение величин электрических характеристик крови человека и животных. В кн.: Основы электроплетизмографии. М.: Медицина, 1975. - С. 198-200.

101. Тищенко А.Г. и др. Медико-технические аспекты определения гематокритного числа по электропроводности крови. // Медицинская техника. 1989. - № 4. — С. 3-7.

102. Торнуев Ю.В. Электроимпедансометрия биологических объектов: Отчет. Новосибирск: ИФ СО РАМН, 1990.

103. Хачатрян А.П. и др. Лактационный мастит. Новосибирск: НГУ, 1991.-132 с.

104. Хачатрян А.П. и др. Способ диагностики жизнеспособности ткани: А.с. № 1694110, кл. А-61В 5/103, 23.03.89., 1991 Бюл. № 44.

105. Хилькин A.M. и др. Коллаген и его применение в медицине. М.: Медицина, 1975.

106. Шевалье А.В. Электрический импеданс мозга в хирургии закрытой черепномозговой травмы. // Вопросы нейрохирургии. 1973. - № 1.-С. 39.

107. Ackman J. J., Seits M.A. Methods of complex impedance measurements in biologic tissue. // CRS Crit. Rev. Biomed. Eng. 1984. - V. 11. - № 4.-P. 281-311.

108. Adam O. et al. Electrical impedance monitoring of the woundhealing process. // Med. Progr. Technol., 1983. V. 9. - № 4. - P. 227-232.

109. Hoffer E.C. et al. Correlation of whole-body impedance with total body water volume. // J. Appl. Physiol., 1969. V. 27. - P. 531-534.

110. Lucasky H.C. et al. Assessment of fat-free mass using bioelectrical impedance measurements of the human body. // Fmtr. J. Clin. Nutr., 1985. V. 41. - № 4. - P. 810-817.

111. Lykken D.T. Psychophysiology. 1970. - V. 7. - № 2. - P. 262-275.

112. Schanne O. F., e.a. Impedance measurements in biological cells. New York, 1978.-P. 42-44.

113. Schwan H.P. Electrical properties of blood at ultra-high frequencies. // Amtr. J. Phys. Med., 1954. V. 32. - P. 144-152.

114. Schwan H. Electrical properties of body tissues and impedance plethysmography. // IRE Trans, med. Electr. 1955. V. PGME 3. - P. 32-46.

115. Ефремов A.B., Ибрагимов P.P., Манвелидзе P.A., Колонда Г.Г., Ибрагимов Р.Ш. Способ определения присутствия этанола в тканях организма человека: Патент РФ № 2180444, 10.01.2000. , 2002. Бюл. № 7.

116. Авенин П.Н. Импедансометрический метод определения проницаемости кожных капиляров: Автореф. дис. . канд. мед. наук. 2000.

117. Андреев B.C. Кондуктометрические методы и приборы в биологии и медицине. М.: Медицина, 1973. - 325 с.

118. Бабинков В.И., Абульханов А.Р., Яковенко В.Н. Способ электродиагностики зоны некроза скелетных мышц. // Бюллетень экс. Биологии и медицины. 1985. - Т. 100. - № 9. - С.375-376.

119. Варыгин В.Н. и др. Проблема обеспечения точности измерений электропроводности кожи в рефлексодиагностике // Реализация материальных методов с использованием ЭВМ в клинической и экспериментальной медицине. М., 1986. - С. 66-68.

120. Горев В.П. Электрордермография в эксперименте и клинике. -Киев: Здоровье, 1967. 68 с.

121. Данилов Е.Н. и др. О распределении переменного тока в тканях при реоплетизмографии груди. // Физиол. журн. СССР, 1979. Т. 65.-№6.-С. 887-893.

122. Котлик Б.А., Редько А.И. Исследование системы «электрод-ткань» при электростимуляции. // Измерения в медицине и их метрологическое обеспечение. М. - 1986. - С. 38.

123. Кочнев О.С. и др. Физико-химические параметры желчи при хирургическом и эндоскопическом лечении острого холецистита. // Актуальные вопросы хирургии печени, внепеченочных желчных путей и поджелудочной железы. Харьков. - 1991. - С. 90-93.

124. Голодрига П.Я. Диагностика морозоустойчивости при генетических исследованиях интродукции растений. И Цитология и генетика. 1968. - Т. 2. - С. 329-337.

125. Пальчиков В.Е. Двухчастотная импедансометрия участков тела человека в покое и при функциональных воздействиях: Автореф. дис. . канд. мед. наук. Новосибирск, 1987. - 24 с.

126. Полонецкий JI.3. и др. Импедансный метод определения давления в легочной артерии и возможность его автоматизации. // Физические факторы и технические средства в медицине. -Минск, 1986.-С. 61-63.

127. Рябов С.И. Исследование электропроводности коры головного мозга в связи с ее функциональной активностью: Автореф. дис. . канд. мед. наук. М., 1987. - 15с.

128. Сергиенко Т.М., Грош P.M. Исследование импеданса экстракраниальными электродами при опухолях мозга. // Нейрохирургия. Киев, 1976. - Вып. 9. - С. 96-99.

129. Слынько П.П. Потоотделение и проницаемость кожи человека. -Киев, 1973.-255 с.

130. Соколов С.Е., Ступко А.И. Применение импедансометрии для изучения транскапиллярного обмена. // Современные тенденции развития медицинского приборостроения. 1986. - С. 73-75.

131. Шуцкий В.И., Усманов Х.М., Хакел М.Я. Влияние жаркого климата и высокогорья на электрические параметры тела человека. // Докл. АН Тадж. ССР. 1977. - Т. 20. - № 1. - С. 70-74.

132. Firkestain S.M. et al. Impedance methodology in congestive reart failure. // Pros. 35-th Ann. Conf. Eng. Med. Biol., 1982. V. 24. - P. 43.

133. Kiesewetter U. et al. Haematocritdtstimming durh Impedancmessing. // Biomed. Techn., 1982. Bd. 27. - № 7-8. - P. 171-175.

134. Репа U.J. Mastits. Our experience. // Prenza Med. Argent, 1970. - P. 57.

135. Алейников А.Ф., Верещагин Г.Л., Осенний А.С. Портативный кондуктометр «Тонус-2». // Контроль и диагностика сельскохозяйственных объектов. Новосибирск, 1981. - С. 16 -21.

136. Алейников А.Ф., Осенний А.С., Верещагин Г.Л., Многофункциональный прибор для измерения параметров биологических объектов. // Современные экспресс-методы в исследовании растений и животных. Новосибирск, 1985. - С. 26 -33.

137. Амбарданян Л.А. и др. Применение устройства «Тигран Д» для диагностики скрытого мастита коров. // Диагностика и лечение инфекционных незаразных и элементарных заболеваний сельскохозяйственных животных. Ереван, 1981. - Вып. 51. - С. 24 -28.

138. Лопатин Б.А. Кондуктометрия. Новосибирск, 1964. - 85 с.

139. Лопатин Б.А., Лошкарев Г.А. и др. Портативный высокочастотный кондуктометр для биологических исследований. // Медико-биологические проблемы экспедиционно-вахтовой организации труда. Тюмень, 1980. - С. 68-70.

140. Пальчиков В.Е., Осенний А.С. Двухчастотная импедансометрия кисти рук человека при температурных воздействиях на организм. // Климат и здоровье человека. Л., 1988. - С. 37—41.

141. Рабинович Ф.М. Кондуктометрический метод дисперсионного анализа. Л., 1970. - 85 с.

142. Тренчук В.В., Перетяган О.А. Кератоимпедансометрия. // Приборы и устройства для теоретической и практической медицины. Киев, 1983. - С. 117-121.

143. Тукшаитов Р.Х. Закономерности изменения импеданса на переходе «электрод-ткань» у биологических объектов: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Казань, 1971. - 21 с.

144. Presta Е. et al. Comparison in man of total body electrical conductivity a lean body mass derived from body density. // Metabolism. 1983. -V. 32. - P. 524-527.

145. Кутчак Е.И., Ульянова А.А. Изменение электропроводности кожи человека в онтогенезе. // Физиол. журнал СССР. 1954. - Т. XI. -№ 1.-С. 82-84.

146. Мажбич Б.И. Электроплетизмография легких. Новосибирск, 1969.- 184 с.

147. Кедров А.А. Электроплетизмография как метод функциональной оценки кровообращения. Автореф. дисс. . канд. мед. наук. JL, 1949.- Юс.

148. Логинов А.С., Пушкарь Ю.Т. Реограмма печени в норме и патологии. // Терапевтический архив. 1962. - № 3. - С. 81-87.

149. Рябов Г.А. Критические состояния в хирургии. М.: Медицина, 1979.-304 с.

150. Лапоногов О.А., Колотилов Н.Н. Электрический импеданс в диагностике опухолей головного мозга. // Вопросы нейрохирургии, 1976. Вып. 9. - С. 92-93.

151. Лапоногов О.А., Колотилов Н.Н. Уточнения локализации и размеров внутримозговых опухолей по электрическим параметрампри стереотаксических операциях. // Вопросы нейрохирургии, 1976.-Вып. 9.-С. 94-96.

152. Логунов В.П. Импеданс кожи объективный критерий функционального состояния вегетативных отделов нервной системы. // Вестник дерматологии и венерологии. - 1979. - № 7. -С. 21-25.

153. Осенний А.С., Торнуев Ю.В. Новые методы интегративной оценки функционального состояния организма человека в условиях вахтовой организации труда. // Бюлл. СО АМН СССР, 1982. № 1. -С. 61-63.

154. Пелищенко И.А. Исследование ретракции кровяного сгустка. // Лабораторное дело, 1967. № 2. - С. 89.

155. Пилотович B.C. Импеданс как показатель степени физико-химических изменений в почке под воздействием ишемии. // Трансплантация органов и тканей. Минск, 1974. - С. 106-108.

156. Саакян Е.С., Симонян Р.Г. Показатели электропроводности скелетных мышц в динамике посттравматического периода. // Судебномедицинская экспертиза. 1991. - № 4. - С. 35-37.

157. Ткаченко С.С., Руцкий В.В. Данные морфологии, биомеханики и электропроводности при первичном и вторичном сращении костей. // Ортопедия, травматология, протезирование. 1980. - № 8. - С. 1-5.

158. Торнуев Ю.В. Диагностическое значение электродермальной активности при гипертонической болезни: Методические рекомендации. Новосибирск: НИИ РП и ПМ СО РАМН, 1997. -23 с.

159. Торнуев Ю.В. и др. Механизмы формирования и диагностическое применение электрических параметров поверхности тела человека. // Бюлл. СО РАМН. 1992. - № 1. - С. 103.

160. Торнуев Ю.В. и др. Способ оценки состояния биоткани и устройство для его осуществления. // А.с. № 1832438. МКИ А61 В 5/05.- 1991.

161. Торнуев Ю.В. и др. Электрический портрет человека. М.: изд-во ВЗПИ. -192 с.

162. Хачатрян и др. Новый экспресс-метод ранней диагностики рака желудка при гастроскопии. // Сиб. журн. гастроэнтерологии и гепатологии. 1997. - Т. 1. - № 5. - С. 255.

163. Хачатрян А.П. Клинико-патофизиологические аспекты электроимпедансометрии: Автореф. дис. . док. биол. наук. -Томск, 1992. 51 с.

164. Хачатрян А.П., Мыц Б.В., Арутюнян А.П. Импедансометрия в оценке инфицирования грудного молока при лактационном мастите. // Педиатрия, 1987. № 6. - С. 28-30.

165. Эрин В.А. Электрическое сопротивление крови как метод определения активности процесса при некоторых заболеваниях у детей. // Педиатрия. 1968. - № 1. - С. 47.

166. Яглова Л.Г. Электропроводность биологических систем. // Биофизика. / Под ред. Б.Н.Тарусова. М.: Высшая школа, 1968. -С. 168-210.

167. Kosicky J. et al. Contributions the impedance cardiogram waweform. // Ann. Biomed. Eng., 1986. V. 14. - № 1. - P. 67-80.

168. Miller C.E. et al. Cerebrospinal impedance to induces epileptic activity. // JEEE Trans. Biomed. Eng., 1986. V. 33. - № 6. - P. 626-632.

169. Ефремов А.В., Ибрагимов P.P. Способ определения биологической зрелости шейки матки перед родами: Патент РФ № 2178265, 28.06.2000., 2002. Бюл. № 2.

170. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Высшая школа, 1984. - С. 78-81.

171. Дульнев Г.Н., Семяшкин Э.М. Теплообмен в радиоэлектронных аппаратах. JL: Энергия, 1968. - С. 67-69.

172. Гвоздев П.И., Огненко B.C. Изменение реограммы при травмах. // Профилактика, патогенез, лечение травм и ортопедических заболеваний. Рига, 1986. - Т. XII. - С. 87-88.

173. Гуревич М.И., Соловьев А.И. и др. Импедансная реоплетизмография. Киев, 1982. - С. 46-48.

174. Иванов Г.Г. и др. Оценка возможности определения сердечного выброса методом внутриполостной реографии. // Современные тенденции развития медицинского приборостроения. М., 1986. -С. 68-69.

175. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Термодинамика и молекулярная физика. М.: Наука, 1979. - С. 87-91.

176. Белик Д.В. Оценка физических факторов электрохирургического воздействия как основы для построения автоматизированных электрохирургических аппаратов. // Медицинская техника. 2001. - № 1. - С. 19-24.

177. Белов С.В. Исследование физических процессов, выбор параметров и повышение эффективности электрохирургической аппаратуры при биполярной коагуляции: Автореф. дис. . канд. тех. наук. М., 1979.

178. Зильбер А.П. Элькина P.M. Синдром массивного кровезамещения как терминальное состояние в практике анестизиолога-реаниматолога. // Проблемы гематологии, 1977. № 4. - С. 43 - 46.

179. Прессман А.С. Электромагнитные поля в биосфере. М.: Знание, 1971.-64 с.

180. Прессман А.С. Электромагнитные поля и живая природа. М.: Наука, 1968.-288с.

181. Сердюк A.M. Взаимодействие организма с электромагнитными полями как фактором окружающей среды. Киев: Наукова Думка, 1977.

182. Судаков К.В. Антимоний Г.Д. Модулированные ЭМП как фактор направленного биологического действия. // Системные свойства тканевых организаций. М., 1977. - С. 212-214.

183. Холодов Ю.А. Влияние электромагнитных и магнитных полей на центральную нервную систему. М.: Наука, 1968. - С. 54-55.

184. Холодов Ю.А. Реакция нервной системы на электромагнитные поля. М.: Наука, 1976. - 207 с.

185. Аронов A.M., Велик Д.В. К вопросу о риске применения медицинских изделий. // Медицинская техника в Сибири: Сборник научных трудов. Новосибирск: СибНИИЦМТ, 2001. - С. 21-39.

186. Аронов А. М., Белик Д. В. К вопросу об оценке показателей назначения новых медицинских изделий при проведении клинических испытаний // Вестник межрегиональной ассоциации «Здравоохранение Сибири». 2000- №3. - С.73 - 76.

187. Аронов А. М. Белик Д. В. Некоторые направления реализации и совершенствования аппаратов для электрохирургии // Сибирский медицинский журнал. 2000. - №3. - С. 37 - 39.

188. Белик Д.В. Актуальные проблемы и тенденции развития отечественной медицинской техники. // Медицинская техника в Сибири: Сборник научных трудов. Новосибирск: СибНИИЦМТ,2001.-С. 3-14.

189. Белик Д. В., Аронов А. М. О риске применения медицинских изделий // Сибирский медицинский журнал. 2000. - №3. - С. 30 -32.

190. Белик Д. В., Аронов А. М. Оценка риска применения медицинских изделий // Сибирский медицинский журнал. 2000. - №4. - С. 39 -41.

191. Белик Д.В., Аронов A.M., Педдер В.В. Комплекс для хирургии паренхиматозных органов. // Сибирский медицинский журнал. -2000. Т. 15. - № 2. - С. 26-28.

192. Велик Д.В., Аронов A.M. Сравнительные характеристики современных электрохирургических аппаратов. // Актуальные проблемы электронного приборостроения: Материалы V Международной конференции. Новосибирск: АПЭП, 2000. - Т. 5.-С. 183

193. Велик Д.В., Аронов A.M. Теоретические основы создания и применения электрохирургических аппаратов. Новосибирск: Сибирская издательская фирма «Наука» РАН, 1999. - 84 с.

194. Велик Д.В., Аронов A.M., Шевелев О.М. Специализированные электроды для электрохирургических аппаратов. // Новая медицинская техника и медицинские технологии: Тезисы докладов научно-практической конференции. Новосибирск, 1994. - С. 6.

195. Велик Д.В., Аронов A.M., Яковлев А.К. Электрохирургический аппарат с определением фазы пульсовой волны. Патент № 2204352. -Бюл. № 14 от 20.05.2003.

196. Велик Д.В., Жмудь А.А. Особенности автоматизации медицинской техники. // Новые методы диагностики и лечения заболеваний, медицинская техника: Тезисы докладов научно-практической конференции. Новосибирск, 1993. - С. 8-9.

197. Велик Д В., Куковенко Ю.Г., Горбатов А.Ф. Электрохирургический аппарат. А.С. № 1118358 от 15.06.1984.

198. Велик Д.В. Метод создания базы данных мощности электрохирургического воздействия импедансных электрохирургических аппаратов. // Медицинская техника в Сибири: Сборник научных трудов. Новосибирск: СибНИИЦМТ, 2001.-С. 94-97.

199. Велик Д.В. Принципы построения автоматизированных электрохирургических комплексов. // Новые методы диагностики и лечения заболеваний, медицинская техника: Тезисы докладов научно-практической конференции. Новосибирск, 1993. - С. 6-7.

200. Велик Д.В., Рогачевский Б.М. Основы построения импедансных электрохирургических аппаратов. // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. 2003. - № 4. - С. 27-29.

201. Велик Д.В. Тенденции изменения качества разрабатываемой и изготавливаемой медицинской техники на современном этапе. // Новая медицинская техника и медицинские технологии: Тезисы докладов научно-практической конференции. Новосибирск, 1995.-С. 11-14.

202. Велик Д.В. Устройство для подачи инертного газа в операционное поле. // Новая медицинская техника и медицинские технологии: Тезисы докладов научно-практической конференции. -Новосибирск, 1994. С. 5.

203. Велик Д.В. Электрохирургический аппарат. Патент № 2204353. -Бюл. № 14 от 20.05.2003.

204. Велик Д.В. Электрохирургический аппарат для общей хирургии -возможности создания ИТВЧ в широком диапазоне нагрузок: Отчет по НИР для Министерства машиностроения СССР. М., 1983.

205. Велик Д.В., Dornhof К. Оптимизация воздействия электрохирургических аппаратов, используемых в нейро- и ангиохирургии. // Медицинская техника. 1997. - № 6. - С. 19 -21.

206. Скворцов Э.К., Цапенко М.П. Фазовые и частотные преобразования импульсных сигналов: Учебное пособие. -Новосибирск: НГТУ, 1998. 80 с.

207. Хорвиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. М.: Мир, 1993. -С. 24-26. (Horowits P., Hill W. Harvard University Rowland Institute for Science. Cambridge. Massachusetts.)

208. Аронов A.M., Велик Д.В., Омигов В.М. К вопросу об особенностях реализации электрохирургических операциях на легких. // Сибирский медицинский журнал. 2000. - Т. 15. - № 2. - С. 38.

209. Велик Д.В., Додонов К.А., Плехов А.В., Дерягин А.А. Аппарат электрохирургический высокочастотный для эндоскопии. Свидетельство на промышленный образец № 31053 от 28.03.1990. -2с.

210. Велик Д.В., Додонов К.А. Электрохирургический аппарат. Патент № 2008830. Бюл. № 9 от 15.03.1994.

211. Велик Д.В. Принципы построения импедансного электрохирургического аппарата (ЭХА) для достоверного удаления онкоопухолей и пораженных биотканей. // Медицинская техника . 2001. - № 3. - С. 39.

212. Велик Д.В. Разработка и серийное производство медицинской техники в Сибири. // Медицинская техника. 1995. - № 1. - С. 1820.

213. Велик Д.В. Разработка и создание специализированных электрохирургических аппаратов для проведения вмешательств на различных органах человека. // Медицинская техника. 1995. - № 1.-С. 21-23.

214. Актуальные вопросы гнойных осложнений и заболеваний в хирургической практике: Тезисы докладов конференции хирургов. / Под ред. Благитко Е.М. Новосибирск, 1999. - С. 41-42.

215. Белик Д.В., Аронов A.M. Некоторые проблемы комплексного оснащения хирургической службы центральной районной больницы. // Медицинская техника в Сибири: Сборник научных трудов. Новосибирск: СибНИИЦМТ, 2001. - С. 75-82.

216. Белик Д.В., Аронов A.M. Современная электрохирургия. Вопросы технического обеспечения стабильного гемостаза. // Актуальные проблемы электронного приборостроения: Материалы V Международной конференции. Новосибирск: АПЭП, 2000. - Т. 5.-С. 28-30.

217. Велик Д. В., Аронов А. М. Способ подбора нагрузочных характеристик автоматизированного электрохирургического аппарата // Материалы международной научно-технической конференции «Информационные системы и технологии». -Новосибирск, 2000. С. 77.

218. Велик Д.В., Благитко Е.М., Вардосанидзе К.В., Зарубенков О.А., Омигов В.М. Импедансные электрохирургические аппараты и их применение в хирургической практике. // Российский медицинский журнал. 2003. - № 6. - С. 37-39.

219. Благитко Е.М. и др. Хирургия центральной районной больницы. -Новосибирск: изд-во «Наука», 1998. С. 34-37.

220. Варенко О.А. Клинико-морфологическое изучение лечебного применения диатермокоагуляции и криовоздействия при кератитах: Автореф. дис. . канд. мед. наук. 1980.

221. Волошин П.В., Тайилин В.И. Лечение сосудистых заболеваний головного и спинного мозга. С. 320-323, 335-340.

222. Горбунов О.М., Абросимов В.Н. и др. Эндоскопические способы лечения больных постхолецистэктомическим синдромом. // Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 1996. - № 5. - С. 28-30.

223. К методике и технике оперативного вмешательства при мозговых геморрагических инсультах. В кн.: Республиканскаянейрохирургическая конференция. Тезисы докладов. Киев, 1964. -С. 76-78.

224. Клиника и хирургическое лечение внутримозговых кровоизлияний. В кн.: Сосудистая патология головного и спинного мозга. Кишинев, 1962. - С. 118-121.

225. Панкин К.В., Пауткин Ю.Ф. Основы общей хирургии. М.: Изд-во Российского университета дружбы народов, 1992. - С. 78-80.

226. Лисицин К.М., Раевский А.К. Неотложная хирургия при онкологических заболеваниях органов брюшной полости. М.: Медицина, 1986. - С. 64-67.

227. Луцевич Э.В., Белов И.Н. Эндоскопическая хирургия; истоки и настоящее. // Хирургия. 1996. - № 1. - С. 39-41.

228. Мосунов А.И., Анищенко В.В., Шмакова Е.А. Оптимизация эндовидеоскопических вмешательств при грыжах пищеводного отверстия диафрагмы. // Актуальные вопросы торакальной хирургии: Тезисы докладов междунар. конф. Краснодар, 2000. -С. 128-129.

229. Омигов В.М., Белик Д.В., Аронов A.M. К вопросу разработки аппарата для автоматического расправления легкого. // Инновации в охране здоровья людей: Сборник тезисов научно-практической конференции. Новосибирск, 2001. - С. 147-148.

230. Омигов В.М., Велик Д.В., Денисов А.Н. Применение аппарата для автоматического расправления легкого при ведении плевральнойр полости в послеоперационный период. // Медицинская техника . 2001.-№6.-С. 34-36.

231. Омигов В.М., Денисов А.Н., Огиренко А.П., Велик Д.В. Аппарат для автоматического расправления легкого. Патент № 2160125. -Бюл. № 34 от 10.12.2000.

232. Педаченко Г.А. Хирургическое лечение мозговых геморрагических инсультов: Автореф. дис. . док. мед. наук. -Одесса, 1965.

233. Ромоданов А.П., Педаченко Г.А. Острые нарушения мозгового кровообращения. Киев: Здоров1я, 1980. - С. 34-36.

234. Соловьев Г.М., Радзивилл Г.Г. Кровопотеря и регуляция кровообращения в хирургии. М.: Медицина, 1973. - 335 с.1. И'

235. Ходоров Б.И. и др. Исследование электропотенциалов раневой области в различные фазы раневого процесса. // Труды I Всесоюз. конф. по ранам и раневой инфекции. М., 1977. - С. 124.

236. Эндоректальное иссечение и электрокоагуляция злокачественных опухолей прямой кишки. / Методические рекомендации. Л.: Минздрав СССР, 1987.-С. 12-14.

237. Эндохирургия сегодня: реферативный журнал. Казань, 2000. - № 1,2.-С. 31-33.

238. Яковлев А.К. Отчет о проведении испытаний аппарата ЭХВЧ для лечения варикозного расширения вен. — Новосибирск: СибНИИЦМТ, 1996. С. 8-11.т

Похожие работы

Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы
05.11.00