Назовите фамилию ученого под руководством которого была разработана технология сварки живых мягких

Обновлено: 17.05.2024

Применяемое в хирургии высокочастотное электрооборудование до сих пор использовалось только для рассечения мягких тканей и остановки кровотечения. При этом оперируемые органы вынужденно теряют свои функции, которые в дальнейшем не восстанавливаются. Если обратиться к истории, то первые свидетельства применения электрооборудования в медицине насчитывают около 100 лет. Предстояло пройти довольно долгий путь, прежде чем стало возможно методами электрохирургии получать соединения поврежденных мягких тканей и сохранять жизнедеятельность органов человека и животных.

В начале 90-х годов прошлого столетия к решению этой проблемы впервые обратился Борис Евгеньевич Патон. По его инициативе и при его непосредственном участии в ИЭС были начаты работы, посвященные созданию способа соединения с помощью сварки разрезов живых мягких тканей. Б.Е. Патон поставил перед коллективом разработчиков и исследователей задачу создать возможности не только быстрого и бескровного разъединения оперируемого органа с минимальным повреждением его ткани, но также быстрого соединения разреза ткани без применения шовного материала. При этом требовалось обеспечить восстановление физиологических свойств живой ткани и сохранение функций оперированного органа.

В 1993 г. были проведены первые эксперименты в этом направлении, показавшие принципиальную возможность, при определенных условиях, соединить разрез живой ткани.

Для выполнения такой сложной, впервые в мировой практике поставленной задачи, в 1996 г. был создан коллектив специалистов во главе с Б.Е. Патоном и В.К. Лебедевым, который приступил к реализации проекта «Электрическая сварка мягких живых тканей». В состав исполнителей вошли ученые и инженеры ИЭС Е.О. Патона и Международной ассоциации «Сварка», а также профессорский и врачебный персонал ряда разнопрофильных институтов и клиник города Киева (Институт хирургии и трансплантологии им. А.А. Шалимова АМН Украины, клиника «Охматдет», госпиталь СБУ и др.). Исследования сварки живых тканей были проведены на более чем 1000 экспериментальных животных (белых крысах, кроликах, свиньях).

Для проведения экспериментов были разработаны образцы высокочастотного источника питания с микропроцессорной системой управления, биполярные сварочные инструменты типа зажимов и пинцетов, специальные сборочно-сварочные инструменты для выполнения открытых и малотравматичных операций. Были заданы определенные условия образования сварного соединения живой ткани с использованием тока высокой частоты, модулированного особым образом.

Чрезвычайная сложность решаемой задачи была обусловлена тем, что живая ткань неоднородна и у различных органов имеет различную структуру и свойства. Например, стенка кшцечника или сосуда состоит из нескольких слоев ткани, выполняющих различные функции и имеющих различные физические свойства. Возраст ткани также сказывается на ее свойствах.

Продолжились систематические исследования условий образования сварного соединения. Для сварки живой ткани электротермомеханическое воздействие было подобрано таким образом, чтобы сварной шов со временем мог замещаться полноценной живой тканью. В результате было установлено, что основными факторами, способствующими соединению при сварке живых тканей, являются нарушение целостности мембран клеток, денатурация и коагуляция белка. Сделан вывод о том, что в процессе сварки происходит только частичное свертывание белка, эластина и коллагена, которые при механическом сжатии биполярным электрохирургическим инструментом образуют структурное соединение молекул, или «сваривание» живой ткани. Данные гистологических и гистохимических исследований подтвердили, что при дозированном и контролируемом энергетическом воздействии структурные компоненты денатурированного белка в целом сохраняют характерное строение. Это и создает феномен частичного сохранения компонентов живой соединительной ткани. Прочность же соединения, например, кишечника обусловлена прохождением высокочастотного электрического тока и механическим сжатием мышечных волокон стенки кишечника при коагуляции белковых структур. При этом во время сварки происходит образование соединения и не возникает рубец, поскольку морфологическая структура ткани органа через некоторое время восстанавливается почти полностью. Так, обнаружено, что кровеносные сосуды стенки толстой кишки через определенное время прорастают через линию соединения кишечника. Доказано, что прочность такого соединения не уступает природной прочности толстой кишки. Во время операции не происходит ожог свариваемой ткани. Восстановление физиологической функции разрушенного органа протекает быстро и не сопровождается развитием осложнений. Получить такие результаты можно только при соблюдении весьма высоких требований к системе управления процессом сварки живых тканей. В то же время важно, чтобы управление было простым для хирурга и не отвлекало его от выполнения основной задачи.

Комплекс исследований и разработок, выполненных с приоритетом от 1998 г., позволил получить патенты Украины, Европы, США, Канады и Австралии на способ соединения мягких тканей животных и человека, на устройство и систему контроля, обеспечивающие требуемое качество соединения.

Проведение коллективом разработчиков большой серии экспериментальных хирургических операций на животных и удаленных органах человека показало положительные результаты применения сварочной технологии; доказана их воспроизводимость. Это дало основание Министерству здравоохранения Украины выдать Свидетельство о государственной регистрации сварочного оборудования, разработанного Институтом электросварки им. Е.О. Патона и изготовленного Международной ассоциацией «Сварка», и разрешить его применение в клинической медицинской практике в 2001-2004 годах. Такое же Свидетельство было выдано и на 2005-2010 годы. Получены Регистрационное удостоверение и разрешение на применение в медицинской практике указанного оборудования и технологии от Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения Российской Федерации. На основе всесторонних испытаний сварочного оборудования Министерство здравоохранения Республики Беларусь также приняло решение о возможности применения данного оборудования в медицинской практике. Сведения об этой новой работе впервые были представлены в статье Б.Е. Патона в журнале «Автоматическая сварка».

В настоящее время оборудование для сварки живых мягких тканей сертифицировано. Оно состоит из источника питания ЕК-300М1 (с системой управления), предназначенного для клинического использования в хирургии человека, и источника питания ЕК-150, предназначенного для использования в ветеринарии. Для выполнения различных операционных вмешательств разработан набор соответствующих медицинских сварочных инструментов типа пинцет, зажим, лапароскопический зажим, а также сборочно-сварочные приспособления для получения кольцевых соединений полых органов. Указанное оборудование с набором инструментов выполняет четыре основные функции: сварка в автоматическом режиме; заваривание кровеносных сосудов; сварка больших массивов ткани (одномоментная сварка кишечника, удаление части легкого с одновременной заваркой краев, удаление крупных опухолей с одномоментной остановкой кровотечения); резка ткани с одновременным перекрытием мелких сосудов (удаление части органа, например печени, почки, селезенки, с сохранением его жизнедеятельности). Достигнутый уровень работы позволил на сегодняшний день применять в хирургической практике сварочную медицинскую технологию в таких областях, как общая хирургия, травматология, торакальная хирургия, гинекология, проктология, урология, маммология, общие абдоминальные хирургические операции, отоларингология, сосудистая хирургия. Освоено более 70 хирургических методик. Эти разработки стали применять в мировой практике впервые, о чем свидетельствуют патенты Украины, России, США.

Применение сварочной технологии значительно, иногда в несколько раз, сокращает длительность хирургического вмешательства, сокращается время нахождения больного под наркозом. Операции проводятся на «сухом операционном поле», кровопотеря сокращается в 3-6 раз. В послеоперационном периоде сокращается потребность в применении лекарственных препаратов, в том числе наркотических анальгетиков. Ускоряется в 2-5 раз процесс восстановления морфологической структуры разрушенного органа. He зафиксировано возникновение гнойного воспаления тканей, подвергшихся сварке. Это связано с отсутствием в организме после операции инородных тел, омертвевшей ткани. Применение сварочной технологии делает проведение операций более экономичным. Поскольку не используются шовный материал, клипсы, исключается необходимость применения дополнительных хирургических инструментов.

Клиническое применение способа электрической сварки мягких живых тканей непрерывно прогрессирует и находит все больше сторонников среди хирургов, а спектр операций, выполняемых с использованием этого способа, неуклонно расширяется. Новая технология не только облегчает труд хирургов, но и способна облегчить страдания многих миллионов людей, вынужденных подвергаться хирургическим вмешательствам.

Разработчики способа электрической сварки живых мягких тканей стали лауреатами Государственной премии Украины в области науки и техники за 2004 год.

Клиническое освоение способа сварки в различных областях общей и специализированной хирургии проведено в 35 клиниках 12 областей Украины и в двух ведущих клиниках Москвы и Санкт-Петербурга. По состоянию на начало 2008 года в Украине и России с применением сварочной технологии проведено более двадцати тысяч операций на различных органах человека.

Под руководством Б.Е. Патона был разработан плазменный хирургический комплекс «Плазмамед». Тем самым положено начало развитию новой отрасли медицины — гипертермической хирургии. На первом этапе была создана аппаратура, которая с помощью струи низкотемпературной аргоновой плазмы способна осуществлять резку паренхиматозных тканей и остановку внутрираневых кровотечений. Получена положительная медико-техническая оценка этой аппаратуры и разработаны методика плазменной сварки живых тканей кишечника и желудка, а также способ соединения краев ран паренхиматозных органов.

В развитие этих исследований под руководством Б.Е. Патона и Ю.А. Фурманова из специалистов ИЭС и Национального института хирургии и трансплантологии им. А.А. Шалимова был организован коллектив, который разработал термоструйный способ и аппаратуру для сварки живых биологических тканей. Этот способ отличается простотой и доступностью созданной для него аппаратуры, а также использованием окружающего воздуха вместо аргона. Разработаны несколько вариантов лабораторных макетов термоструйных хирургических инструментов и источников питания для них. Данный метод был модифицирован для обработки гнойных хирургических ран, для профилактики развития раневой инфекции при огнестрельных повреждениях тканей, а также для остановки внутрираневых кровотечений. Микробиологические и гистологические исследования образцов тканей лабораторных животных показали высокую эффективность применения данного метода для санации ран, инфицированных стойкими к антибиотикам штаммами микроорганизмов. В настоящее время проводятся предклинические испытания этого метода и макетных образцов аппаратуры.

Новизна разработок подтверждена патентами Украины.

Под руководством Б.Е. Патона успешно проводятся работы, направленные на создание сплавов с памятью формы и использование их в медицине. Для практического использования таких материалов в медицине очень важно, чтобы восстановление формы проходило при температуре человеческого тела, т. е. от 30 до 35 °С. В то же время деформацию перед хирургическим применением, например вытягивание в линию изделия, которое при нагревании должно приобрести форму спирали, желательно производить при охлаждении до температуры проточной воды, т. е. примерно до 10 °С. Таким условиям соответствуют новые сплавы с памятью формы на основе титана и никеля, разработанные совместно коллективом ученых ИМФ и ИЭС HAH Украины. У этих сплавов температурный диапазон фазового превращения отвечает условиям безопасного медицинского применения.

Группой сотрудников ИЭС во главе с Б.Е. Патоном разработана конструкция и изготовлены имплантанты и инструменты из этих сплавов. Некоторые из разработанных имплантантов и инструмент для манипулирования ими прошли клинические испытания.

Экстрактор предназначен для удаления камней или других препятствий из трубчатых органов человека. Использование нитинола с дополнительным нагревом до температуры примерно 40 °C позволяет увеличить жесткость инструмента, что способствует раздвижению стенок трубчатого органа для беспрепятственного прохождения инструментом изгибов и облегчает захват предмета или выбрасывание его из корзинки экстрактора. Эта новая конструкция экстрактора прошла успешное опробование при операциях удаления камней из мочеточника.

Скобки, изготовленные из сплава с памятью формы, применяются для соединения обломков костей при операциях как опорно-двигательного аппарата, так и при черепно-мозговых и стоматологических операциях. Применение сплава с эффектом памяти формы позволяет значительно упростить установку скобок по сравнению с известными образцами из нержавеющей стали.

Пессарий, надеваемый на шейку матки, имеет вид спирали, которая сжимается при температуре тела человека. Разработаны технология химического серебрения этой спирали с бактерицидным эффектом и аппликатор, упрощающий процесс ее надевания.

Эмболы новой формы, изготовленные из нитинола, применяются для лечения онкологических заболеваний различных органов. Они легко проводятся по кровеносным сосудам и закрепляются в необходимом по роду заболевания месте.

Стенты новой конструкции из нитинола имеют повышенную жесткость в радиальном направлении благодаря разработанной трубчатой форме и достаточную осевую гибкость для возможности прохождения по кровеносным сосудам до места установки. Особенностью такого стента является также пористая поверхность, позволяющая сохранять большую порцию фармакологических средств для борьбы с рестенозом.

Разработаны и проходят доклиническую проверку стенты из нитинола для желчных протоков. По сути они являются протезами желчных протоков на участке, где прошло удаление опухоли при хирургическом вмешательстве. Благодаря самоустановке стента по диаметру протока упрощаются хирургические манипуляции. Аналогов в современной медицинской технике такие стенты не имеют. Разрабатывается инструмент для установки и удержания стента до окончания процедуры.

Разработан сплав с эффектом памяти формы, имеющий ферромагнитные свойства. Такой сплав может найти применение в тех случаях, когда требуется термическая обработка пораженного участка тела. Легкое чрезкожное (интраваскулярное) введение инструмента из такого сплава в нужное место и последующий индукционный нагрев позволяют повысить температуру в заданных пределах.

Новизна решений во всех перечисленных работах подтверждена патентами Украины.

Сварка и родственные технологии в медицине

Статья на тему: Сварочное искусство"

Ключевые слова: сварка в медицине, высокочастотный электрокоагулятор, плазмотрон, в таких областях медицины, как общая и абдоминальная хирургия, травматология, пульмонология, проктология, урология, маммология, оториноларингология, гинекология, офтальмология и пр. Ультразвуковая наплавка костных тканей, ультразвуковая сварка мягких биологических тканей, присадочного материала.

Сварка в медицине – это когда соединяемые ткани сводятся с поверхностными слоями с использованием сварочного инструмента, затем свариваемый участок сжимается электродами и включается источник тока. Когда программа выполнена, ткань освобождается. Процесс повторяется до тех пор, пока рана не будет полностью закрыта.

Идея сварки живых тканей зародилась в коллективе электросварки им. Е А. Патона. В научных кругах Борис Евгеньевич Патон известен своими новаторскими и изобретательными идеями.

Немного истории:

Одно из выдающихся достижений современной науки – разработка новых технологических процессов соединения и разъединения биологических тканей живых существ. Метод высокочастотной сварки мягких живых тканей был создан в Институте электросварки им. Е.О. Патона в тесном сотрудничестве с Международной ассоциацией «Сварка», ведущими медицинскими учреждениями Украины, а также американской компанией CSMG.

Первые свидетельства применения высокочастотного электрокоагуляционного оборудования в медицине зафиксированы около 100 лет назад. Исследования методов сварки и родственных технологий в разных областях медицины и ветеринарии, начатые в 1993 году Институтом электросварки им. Е. О. Патона, показали принципиальную возможность бескровного разъединения и соединения разреза живой ткани. Так начало развиваться новое направление медицины – электрохирургия [ 1 ] , [ 2 ] .

В 1996 году начались систематические исследования данного способа соединения тканей.

Борис Евгеньевич Патон

Сварочные технологии победно шагают на земле, в подводном мире и космосе. Сварка начинает свой путь в медицине. Она успешно применяется для соединения поврежденных тканей человека и восстановления жизнедеятельности его органов. /Б.Е. Патон/.

К решению этой задачи через международную ассоциацию «Сварка» привлекли американскую фирму Consortium Service Management Group, которая, в свою очередь, пригласила принять участие в этой работе группу американских врачей во главе с выдающимся хирургом Дж. Куцем. Через год в США в г. Луисвилле (штат Кентукки) в клинике Центра микрохирургии кисти рук «Клайнерт Куц» украинские специалисты демонстрировали сварку мягких тканей. Показательные операции вызвали большой интерес. Был создан международный коллектив по разработке проекта «Сварка мягких живых тканей», участниками которого стали учёные и специалисты вышеуказанных организаций Украины и США [ 2 ] .

Область применения:

Внедрению сварочных технологий в медицинскую практику предшествовали многочисленные операции на кишечнике, печени, желчном пузыре у различных групп животных (крысы, кролики, собаки, свиньи), а также эксперименты на удаленных и удаляемых органах человека. Таким образом, метод высокочастотной сварки тканей продемонстрировал свою эффективность и успешно применяется в медицинской практике уже более 10 лет. За это время освоено более 150 различных хирургических методик и успешно выполнено около 100 тыс. операций в таких областях медицины, как общая и абдоминальная хирургия, травматология, пульмонология, проктология, урология, маммология, оториноларингология, гинекология, офтальмология и пр.

Аппарат для сварки живых мягких тканей

Сварочная технология меньше травмирует ткань, не вызывает ожога и неприятного запаха, происходит быстрое заживление ткани и восстановление функций прооперированного органа.

Рассмотрим некоторые исследования:

Разработаны способы разделения (резки), наращивания (наплавки) и замещения дефектов костей.

Многолетняя совместная работа инженеров кафедры «Машины и автоматизация сварочных процессов» МГТУ им. Н.Э. Баумана под руководством академика Г.А. Николаева и профессора В.И. Лощилова, медиков Центрального института травматологии и ортопедии под руководством академика М.В. Волкова и других ученых привела в начале 60-х гг. ХХ в. к созданию методов и аппаратуры для получения неразъемных соединений костных и мягких биологических тканей [ 3 ] , [ 5 ] .

Ими же разработаны и способы разделения (резки), наращивания (наплавки) и замещения дефектов костей. Постановкой тонких и остроумных экспериментов было установлено, что в костях человека имеются большие внутренние самоуравновешивающие напряжения. Они способствуют повышению прочности костей, но также способствуют их хрупкости.

Авторам Г.А. Николаеву, В.И. Лощилову и Э.П. Бабаеву были выданы в 1976 г. дипломы на открытие – «Явление наличия собственных напряжений в кости человека и животных». Открытие имеет большое значение для медицины, в частности в практике выпрямления искривленных костей и заживления переломов.

Рис. 1 Схема процесса ультразвуковой сварки (а) и резки костных тканей (б):
1 – ультразвуковой генератор; 2 – акустический узел; 3 – волновод; 4 – подача сварочной смеси; 5 – костная ткань; 6 – инструмент для ультразвуковой резки.

В зону соединения подается жидкий этил, смешанный с костной стружкой и другими компонентами.

Специальным устройством – волноводом ультразвуковых колебаний – вводится ультразвуковая энергия в подаваемую смесь. Это активизирует сложные физико-химические процессы: ускоряет проникновение присадочной смеси в костную ткань, химическое взаимодействие компонентов смеси с коллагеном кости. В результате образуется твердый сварной шов, причем без существенного нагрева тканей.

Полученное соединение является временным – оно удерживает биологические ткани на период естественных процессов их регенерации, вплоть до полного замещения новообразующиеся тканью. Подобным же образом осуществляется и ультразвуковая наплавка костных тканей для восстановления их целостности и размеров. Ультразвуковая сварка мягких биологических тканей осуществляется без какого-либо присадочного материала [ 3 ] .

При правильном выборе параметров ультразвуковых колебаний и методов их введения в зону соединения тканей получается сварной шов, обладающий достаточной механической прочностью, способный к последующей регенерации. Производительность ультразвукового резания значительно выше, и оно менее травмоопасно, чем традиционные методы.

Определены и созданы условия для образования сварочного (сварного) соединения тканей токами высокой частоты и создан соответствующий этим требованиям сварочный комплекс. Аппарат для сварки мягких тканей состоит из источника питания и управляющего компьютера. Компьютер не только управляет источником питания, но и адаптирует процесс сварки к конкретным свойствам тканей соединяемых участков разреза.

Источник питания подключается к сети с напряжением 220 В, частотой 50 Гц.
Максимальная мощность до 500 ВА.,
Максимальное напряжение 280 В,
Максимальная частота 440 Гц,
Габариты порядка 300 х 160 х 220 мм,
Вес 16 кг.

Схематически основные явления, происходящие при сварке мягких тканей, могут быть описаны следующим образом. Соединяемые слои ткани, при помощи сварочного инструмента, вводятся в соприкосновение своими поверхностными слоями. Далее, хирург сжимает свариваемый участок ткани с помощью электродов сварочного инструмента и включает источник сварочного тока. После выполнения программы управления процессом сварки и отключения энергии, захваченная ткань освобождается и затем процесс должен повторяться до полного закрытия раны.

Рис. 2 Оборудование и инструмент для сварки живых тканей: а – высокочастотный сварочный источник питания; б – медицинский сварочный пинцет; в – лапароскопический зажим ложка; г –зажим, пинцет.

С помощью набора медицинских сварочных инструментов и сборочно-сварочных приспособлений можно заваривать кровеносные сосуды; сваривать большие массивы ткани (одномоментная сварка кишечника, удаление части легкого с одновременной заваркой его краёв, удаление опухолей с одномоментной остановкой кровотечения); резать ткани с одновременным перекрытием мелких сосудов.

Рис.2 Сваривающий высокочастотный электрокоагулятор ЕК-300М1 для сварки живых тканей

Высокочастотный электрокоагулятор ЕК-300М1 предназначен для соединения (сваривания), коагуляции и рассечения мягких биологических тканей при проведении хирургических операций.

Источника питания подключается к сети с напряжением 220В, частотой 66 Гц. Максимальная мощность – до 300 ВА; максимальное напряжение – 280 В; максимальная частота – 440 Гц; габариты – 300×160×220мм; масса – 16 кг.

Аппараты серии ЕКВЗ-300 ПАТОНМЕД это универсальные многофункциональные аппараты для ВЧ сварки и обработки живых тканей, которые успешно применяются на практике и могут быть рекомендованы для широкого применения в хирургии и ветеринарии.

Специальный компактный плазмотрон, легко удерживаемый рукой человека, соединяется гибким шлангом с источником питания, баллонами с плазмообразующим газом и пультом управления. Тонкий лучик высокотемпературной плазмы вырывается из сопла плазмотрона. Диаметр струи – около миллиметра, а ее длина может регулироваться в пределах от 3 до 20 мм. Струя с температурой до 10000 0 С легко рассекает мягкие ткани, испаряя их, одновременно заваривая стенки сосудов, идеально дезинфицирует операционное поле, остающееся в течение операции практически сухим, «усыпляет» окончания нервных волокон, обезболивая процесс. После операции ускоренно затягиваются разрезы, пациент меньше страдает от боли.

Плазменный скальпель работает без износа несколько тысяч часов. Нельзя не упомянуть еще об одном инструменте сварщиков – лазере, успешно применяемом медиками. Во многих клиниках лазерное излучение используется для диагностики и лечения различных болезней путем воздействия на биологически активные точки человека. Широко известно и применение миниатюрных лазерных установок для приварки отслаивающейся сетчатки глаза ко дну глазного яблока.

На сегодняшний момент выданы патенты на метод сварки живых мягких тканей, включая специальное автоматизированное сварочное оборудование и электроды, медицинские инструменты в таких странах, как Украина, США, Россия, Австралия и в ряде других ведущих стран мира.

Технология сварки:

Соединяемые слои ткани при помощи сварочного инструмента вводятся в соприкосновение своими поверхностными слоями. Далее хирург сжимает свариваемый участок ткани с помощью электродов сварочного инструмента и включает источник сварочного тока. После выполнения программы управления процессом сварки и отключения энергии, захваченная ткань освобождается, затем процесс должен повторяться до полного закрытия раны [ 4 ] .

Рис.3 Биполярные инструменты для ВЧ сваркиживыхтканей

С помощью биполярного сварочного пинцета соединение продольных разрезов участка толстой кишки точечным сварным швом с достижением полной герметичности. Полная герметичность сварного шва подтверждена послеоперационным вскрытием через три месяца после эксперимента. При этом место наложения сварного шва определялось с трудом.

В настоящее время на аппаратах, созданных в ИЭС им. Е.О. Патона выполняется в среднем от 15 до 20 тысяч операций в год, проведено более 80000 операций на различных органах человека. При применении нового сварочного медицинского оборудования не было послеоперационных осложнений или кровотечения. Накопленный опыт показывает, что применение сварочной технологии обеспечивает получение внешне привлекательного шва, тонкого, ровного, изящного, не деформирующего орган, не уменьшающего просвет полых органов. Достигается полная герметизация соединения в месте сварочного шва и обеспечивается асептичность [ 4 ] , [ 5 ] .

Преимущества:

- Использование сварочной технологии обеспечивает упрощение техники выполнения хирургической операции.

- Результаты клинического применения способа сварки свидетельствуют о возможности уменьшения послеоперационных болей, простоте и безопасности применения разработанного оборудования.

- Благодаря применению сварочной технологии значительно сокращаются кровопотери на 60-85%. Операции производятся на «сухом» операционном поле (без разрезания тканей).

- Практически не используются шовный материал, клипсы, поскольку соединение происходит за счет родного материала свариваемого органа.

- Сокращение длительности операции 20-50% и восстановительного периода приводит к уменьшению расходов на лекарственные препараты. В том числе и на наркотические средства.

- Возможность проведения хирургического лечения больным, которые раньше считались неоперабельными. Быстрая и полноценная послеоперационная реабилитация.

- Возможность проведения новых операций, недоступных для выполнения другими способами [ 4 ] .

Достижения сварки в медицине:

- Разработаны сплавы с памятью формы на основе титана и никеля, в которой температурный диапазон фазового превращения отвечает условиям безопасного медицинского применения.

- Разработаны конструкции и изготовлены имплантаты и инструменты из этих сплавов, экстракторы, скобки и др. успешно испытаны в клиниках. Экстрактор новой конструкции с дополнительным нагревом до температуры примерно 40 0 С успешно опробован в операциях.

- Разработаны скобки, изготовленные из сплава с памятью формы, применяются для соединения обломков костей при операциях как опорно-двигательного аппарата, так и при черепно-мозговых и стоматологических операциях. Разработана новая технология сварки сосудов и других предварительно разрезанных мягких тканей животных и человека тканей без использования ниток, металлических скоб, клеев-припоев и т.п.

Основные особенности новой технологии:

- исключение излишнего перегрева ткани за счет системы автоматического управления процессом сварки, действующей на основе обратных связей;

- электроды, подводящие ток и сжимающие ткань, выполнены из хорошо полируемого и достаточно твердого материала, обладающего наиболее высокой теплопроводностью [ 5 ] .

В настоящее время техника сварки мягких тканей находится в стадии широкого клинического освоения. Постепенно расширяются области ее применения, совершенствуются методики выполнения операции с учетом особенностей сварки тканей.

По мнению ученых, данный метод весьма перспективен и при трансплантации различных органов. Наряду с признанным мировым приоритетом технологии высокочастотной сварки живых мягких тканей высокую медико-техническую оценку получила конвекционно-радиационная термохирургическая аппаратура для остановки кровотечений, санации инфицированных и хронических гнойных ран в стационарных и полевых условиях. Очевидно, что сочетание остановки кровотечения и санации раны определяет широкие возможности ее применения в военно-полевой хирургии, медицине катастроф, больницах скорой помощи. Чрезвычайно перспективным представляется использование новой техники в ветеринарии – как для проведения хирургических операций, так и осуществления санитарной обработки городов (стерилизация бродячих животных). В будущем аппараты для сварки и термоструйной обработки живых тканей должны стать неизменным атрибутом каждой операционной.

Благодаря усилиям учёных и специалистов в области электросварки и медицины принесут большие успехи в хирургии, диагностике, новые конструктивные решения при создании медицинского оборудования и инструментария, разработке новейших материалов для протезирования [ 4 ] , [ 6 ] .

Сварка нашла своё применение в медицине. Этот процесс удивляет не только специалистов и хирургов, но все человечество, что способствует быстрому заживлению и облегчению проведения операций.

2. Патон Б.Е., президент Национальной академии наук Украины, директор Института электросварки им. Е. О. Патона Сварка и родственные технологии. Журнал ТПП Украины «Деловой вестник» № 12(211), 2011.

6. Б. Е. Патон, И. В. Кривцун, Г. С. Маринский, И. Ю. Худецкий, Ю. Н. Ланкин, А. В. Чернец Сварка и родственные технологии Сварка, резка и термическая обработка живых тканей. Журнал ТПП Украины «Деловой вестник».

Сварка живых тканей: теория, практика, перспективы

Специфические условия, в которых производятся сварка, резка или напыление различных изделий, привели к разработке уникального оборудования, а также способов выполнения сварочных работ на земле, под водой и в космическом пространстве. Сегодня накоплен достаточно большой опыт применения сварочных технологий мягких живых тканей во время хирургических операций.

Универсальная технология

Одно из выдающихся достижений современной науки — разработка новых технологических процессов соединения и разъединения биологических тканей живых существ. Метод высокочастотной сварки мягких живых тканей был создан в Институте электросварки им. Е.О. Патона в тесном сотрудничестве с Международной ассоциацией «Сварка», ведущими медицинскими учреждениями Украины, а также американской компанией CSMG.

В декабре 2001 г. на расширенном заседании ученого совета Министерства здравоохранения с участием президента НАН Украины академика Б.Е. Патона, президента АМНУ академика А.Ф. Возианова, директоров многих академических институтов и ученых в области медицины было принято решение распространить клинический опыт применения новой хирургической технологии на ведущие медицинские учреждения страны. Особенностью данной технологии является универсальность ее применения в хирургии. Так, она позволяет, используя один сварочный комплекс, осуществлять коагуляцию, перекрытие сосудов до 10 мм, пересечение тканей, в том числе мышечной, сосудистой, паренхиматозной, в частности легочной, связок и пр, а также с минимальными кровопотерями получать герметичные и достаточно прочные соединения разрезов ткани продольными и кольцевыми сварными швами с помощью пинцетов и специальных зажимов.

Первую операцию с применением электросварочных технологий на базе Института хирургии и трансплантологии АМН Украины провели в 1999 г.: загерметизировали перфоративное отверстие желчного пузыря

Таким образом, метод высокочастотной сварки тканей продемонстрировал свою эффективность и успешно применяется в медицинской практике уже более 10 лет. За это время освоено более 150 различных хирургических методик и успешно выполнено около 100 тыс. операций в таких областях медицины, как общая и абдоминальная хирургия, травматология, пульмонология, проктология, урология, маммология, оториноларингология, гинекология, офтальмология и пр.

Как это происходит

Схематически основные явления, происходящие при сварке мягких тканей, можно описать следующим образом. С помощью сварочного инструмента ткани сопоставляют их поверхностными слоями. Затем хирург сжимает свариваемый участок ткани с помощью электродов сварочного инструмента и включает источник сварного тока. Образование сварного соединения основано на эффекте электротермической денатурации белковых молекул. После завершения программы управления процессом сварки и отключения энергии захваченная ткань освобождается, затем процесс повторяется до полного закрытия раны.

Чтобы восстановление физиологической функции разрушенного органа протекало быстро и без осложнений, тепловое вложение должно быть минимальным, но достаточным для образования соединения. В связи с этим требования к управлению процессом сварки существенно повышаются. В то же время важно, чтобы процесс управления был простым для хирурга, который не должен отвлекаться и тратить время на настройку аппаратуры. С этой целью создана и успешно применяется система автоматического управления процессом сварки.

Преимущества

В настоящее время установлено принципиальное отличие воздействия на живую ткань процесса сварки от широко применяемой коагуляции. Последняя вызывает ожог и омертвление ткани в месте нагрева, в то время как при использовании сварочной технологии достигается значительно меньшее травмирование тканей, что подтверждается морфологическими исследованиями, а также отсутствием в процессе сварки выделения дыма и неприятного запаха. «Бездымная» технология положительно сказывается на здоровье не только больного, но и хирурга, особенно при работе с инфицированными пациентами.

Кроме того, исключается поражение ткани в месте сварки, что способствует более быстрому и легкому заживлению прооперированного органа, восстановлению его морфологической структуры и функций. В послеоперационный период не отмечали осложнений, которые можно было бы связать с применением сварочной технологии.

Как известно, применяемые сегодня методы соединения тканей имеют существенные недостатки, среди которых — развитие воспаления, инфекционных процессов, в частности формирование абсцессов в брюшной полости. При сварке тканей обеспечиваются полная герметизация соединения (сварного шва) и асептичность. Это подтверждают микробиологические исследования.

Сварочные технологии победно шагают по земле, в подводном мире и космосе. Сварка начинает свой путь в медицине. Она успешно применяется для соединения поврежденных тканей человека и восстановления жизнедеятельности его органов.

Борис Евгеньевич Патон

Очевидны и экономические преимущества, поскольку в «сварочной хирургии» практически не используются шовный материал, клипсы (соединение происходит за счет ткани свариваемого органа). Сокращение длительности операции и восстановительного периода уменьшает расходы на лекарственные препараты, в том числе наркотические средства.

Планы на будущее

Сегодня техника сварки мягких тканей находится в стадии широкого клинического освоения. Постепенно расширяется область ее применения, совершенствуются методики выполнения операции с учетом особенностей сварки тканей. По мнению ученых, данный метод весьма перспективен и при трансплантации различных органов. Наряду с признанным мировым приоритетом технологии высокочастотной сварки живых мягких тканей высокую медико-техническую оценку получила конвекционно-радиационная термохирургическая аппаратура для остановки кровотечений, санации инфицированных и хронических гнойных ран в стационарных и полевых условиях. Очевидно, что сочетание остановки кровотечения и санации раны определяет широкие возможности ее применения в военно-полевой хирургии, медицине катастроф, больницах скорой помощи. Чрезвычайно перспективным представляется использование новой техники в ветеринарии — как для проведения хирургических операций, так и осуществления санитарной обработки городов (стерилизация бродячих животных). В будущем аппараты для сварки и термоструйной обработки живых тканей должны стать неизменным атрибутом каждой операционной. В то же время масштабы современного использования рассматриваемых новых процессов и оборудования явно не соответствуют реальным потребностям, прежде всего отечественной медицины. По данным Международной ассоциации «Сварка», потребность в аппаратах для высокочастотной сварки живых мягких тканей только в Украине составляет до 500 единиц ежегодно, тогда как на практике приобретаются они различными клиниками в десятки раз меньше, и тенденции к улучшению не наблюдается. Для изменения ситуации необходимы централизованная поддержка государства и организация специализированной государственной программы развития электротермохирургии, базирующейся на отечественных разработках. Именно это позволит перейти к широкому их внедрению в хирургическую практику.

Читайте также: