Для разрушения тканей в ультразвуковой хирургии существуют два метода. Первый из них основан на действии самого-ультразвука, а второй – на приведении в ультразвуковые колебания хирургического инструмента.
С 1954 г. проводятся операции по удалению опухолей в мозговой ткани без вскрытия черепной коробки. Несколько излучателей, укрепленных на голове пациента, испускают пучки ультразвука, фокусирующиеся на опухоли. Интенсивность каждого пучка такова, что он не приводит к повреждению здоровой ткани, но в том месте, где все пучки сходятся, интенсивность возрастает и опухоль разрушается под действием кавитации и выделяющегося тепла. Излучателями служат вогнутые пьезокерамические пластинки, резонансные частоты которых выбирают в диапазоне от 0,5 до 4 МГц при интенсивности порядка 0,1·10 4 Вт/м 2 . Фокусированный ультразвук применяют также для изучения роли отдельных областей головного мозга. Разрушая у подопытных животных некоторые области мозга, можно выяснить, как они влияют на жизнедеятельность животного.
Ультразвуком можно также рассекать ткани, для чего хирургические инструменты (скальпели, пилки, иглы) соединяют с магнитострикционными преобразователями. Амплитуда колебаний режущего инструмента при частоте от 20 до 50 кГц обычно составляет 10–50 мкм. Преимущества этого метода: снижение усилия резания, уменьшение болевого ощущения при операции, кровоостанавливающий и стерилизующий эффекты ультразвука. Ультразвуковую резку применяют для рассечения любых мягких тканей. Ультразвуковые скальпели различной формы позволяют проводить операции без вскрытия грудной клетки в дыхательных органах, пищеводе, на кровеносных сосудах. Вводя длинный и тонкий ультразвуковой инструмент в вену, можно разрушать холестериновые утолщения в этих сосудах. Ультразвук позволяет не только разрезать, но и «сваривать» мягкие ткани. Если сложить два разрезанных кровеносных сосуда и прижать их друг к другу, то после облучения образуется сварной шов, который не уступает по прочности шву, сделанному нитками.
Ультразвук используют в костной хирургии для сварки костей. Область перелома заполняют костной щебенкой, смешанной с жидкими пластмассами (например, с циакрином), которые под действием ультразвука быстро полимеризуются, создавая прочный сварной шов, который постепенно рассасывается и заменяется костной мозолью.
Первые успешные операции с ультразвуком были проведены в 60-х годах. Ультразвуком можно рассекать и соединять почти все живые ткани, причем с большим удобством, стерильностью и с меньшими болевыми ощущениями, чем при обычной хирургии.
Стерилизация. Губительное действие УЗ на микроорганизмы используется для стерилизации.
Основоположником и генератором идеи разработки и широкого внедрения ультразвукового инструментария и его применения в оториноларингологии был Л.А. Феркельман, который в 70-х годах ХХ века с группой энтузиастов биофизиков Ростовского Государственного Медицинского Института, возглавляемой В.М. Лубэ, осуществил этот замысел.
В начале 80-х годов им, а позже М.Е. Виницким, получены многочисленные авторские свидетельства и патенты на изобретения с применением хирургического ультразвука. Защищена кандидатская диссертация на тему «Ультразвуковая дезинтеграция нижних носовых раковин при гипертрофическом и вазомоторном рините», опирающаяся на обширные клинические наработки в условиях ЛОР отделения Ростовской ОКБ №1.
Для лечения патологии верхних дыхательных путей используются различные методы лечения, но при всем их многообразии имеется ряд недостатков, таких, как трудоемкость методик, сложность использования их у больных разных возрастных групп, при сопутствующих заболеваниях, невозможность широкого использования в амбулаторной практике, дороговизна аппаратуры.
Поэтому остается актуальной разработка и внедрение простых, универсальных и высокоэффективных методов лечения данной патологии.
ЛОР отделение Ростовской ОКБ №1 стало клинической базой при разработке и внедрении принципиально новых хирургических физических и медикаментозных методов лечения.
Так в начале 80-х годов отделение стало базой передового опыта, в масштабах всего СССР и России, освоив новое направление в оториноларингологии - ультразвуковую хирургию. Данный вид хирургических вмешательств, включающий в себя использование низкочастотных ультразвуковых колебаний, применим при различных патологических процессах верхних дыхательных путей.
Хирургические операции подобного рода подчас оптимальны в лечении хронического гипертрофического и вазомоторного ринита, рецидивирующем папилломатозе гортани у детей и взрослых, при операциях по поводу рубцового стеноза гортани, хронического тонзиллита, удалении новообразований. Все они отличаются низкой инвазивностью, минимальной кровопотерей, высокой атравматичностью, быстротой при проведении. Применение хирургического ультразвука при реанимационных ситуациях стало без преувеличения революционным шагом, позволив сократить проведение такой скоропомощной операции, как УЗ трахеотомия, до считанных минут, в то время как классическая операция занимает около 15-20 минут.
Разработанные более 30 лет назад методы лечения очаговой патологии верхних дыхательных путей с помощью воздействия на пораженный орган оригинальным ультразвуковым хирургическим инструментом - волноводом, успешно применяются как в Ростовской области, так и во многих регионах России.
В современной клинической оториноларингологии существует множество методов лечения, демонстрирующих высокую клиническую эффективность. Однако с течением времени становится очевидными некоторые проблемы, связанные с применением тех или иных традиционных методик, а именно: нерациональность их применения, сложность и невозможность использования их у больных различных возрастных групп, при сопутствующих заболеваниях.
Существенную роль играют дороговизна инструментария и оборудования (радиоволновая хирургия), а также отсутствие удовлетворительных результатов катамнестического наблюдения при отличном послеоперационном эффекте (лазерная хирургия). В ряде случаев препятствием служат трудоемкость методики и невозможность широкого использования в амбулаторной практике, что при современной загруженности врачей-отоларингологов лечебно--профилактической работой в поликлинике является весьма существенным недостатком.
Низкочастотный ультразвук достаточно широко внедрен в хирургическую практику в ряде клинических дисциплин: травматологии и ортопедии, торакальной, офтальмо-, нейро-, и ЛОР хирургии.
Исследователями и практическими врачами отмечены положительные качества ультразвуковой хирургии: значительное снижение физического усилия при резании, достаточный гемостатический, анальгезирующий и бактерицидный эффекты, свидетельствующие о значительных преимуществах ультразвуковой хирургии по сравнению с существующими методами хирургических вмешательств.
Использование ультразвуковой энергии в хирургии основано на наложении низкочастотных колебаний на хирургический инструмент различной формы (скальпель, пила, распатор и др.). При этом усиливается их функциональная способность (например, облегчается резание тканей скальпелем). Это создает условия для меньших физических усилий в процессе проведения различных операций и этим самым в значительной мере уменьшает травму, наносимую тканям, окружающим раневую поверхность.
Преимущество использования в хирургической практике ультразвуковых колебаний обусловливается рядом их физических особенностей, и, прежде всего, их прямолинейным направлением в твердых и жидких средах, в отличие от звуковых колебаний, распространяющихся в форме сферы.
Используя различные инструменты-волноводы, которым придана разнообразная форма, стало возможным направлять ультразвуковые волны строго фокально.
Для создания ультразвуковой хирургической аппаратуры используются колебания в пределах 20—100 кГц. Чем больше частота ультразвуковых волн, тем прямолинейнее они распространяются.
Ультразвук при своем распространении в жидкой или твердой среде вызывает ее колебания, которые характеризуются амплитудой. Под амплитудой колебаний понимают расстояние, на которое отклоняется колеблющаяся частица среды от своего среднего положения равновесия.
Если колебания частиц среды происходят в направлении распространения волны, то речь идет о продольных колебаниях; колебания, при которых частицы среды колеблются перпендикулярно к направлению распространения волны, называют поперечными (сдвиговыми).
Для образования ультразвуковых волн необходим преобразователь электрической энергии в механическую (колебательную).
Для хирургических целей в настоящее время используются различные типы магнитострикционных преобразователей. Процесс превращения электрической энергии в механическую происходит под влиянием способности используемых в преобразователях материалов изменять свои размеры под влиянием электрического поля. Для питания (возбуждения) преобразователей используются различные виды генераторов. В настоящее время серийно выпускается аппарат «ЛОРА». Общий вид аппарата представлен на рис. 1.
Биологические явления, происходящие в тканях организма в месте воздействия низкочастотного ультразвука, в основном находятся в зависимости от строения рабочей части ультразвукового волновода - инструмента, величины и направления амплитуды колебаний.
При рассечении мягких тканей волноводом-скальпелем (УЗ трахеотомия), на который накладываются в основном продольные ультразвуковые колебания, происходит взаимодействие колеблющейся режущей кромки лезвия с клетками организма, происходит процесс микрорезания, что в значительной степени усиливает режущие свойства инструмента. При этом происходит минимальное биологическое воздействие ультразвука на стенки раневого канала в результате отсутствия значительных поперечных колебаний.
Волноводы-инструменты, имеющие поперечные или продольные колебания, сконцентрированные на прямом конце волновода (дезинтегратора), оказывают максимальное воздействие на биологические ткани, разрушая их по мере введения инструмента в ткани.
Наряду с этим, проведенные экспериментальные исследования с целью выяснения возможности применения низкочастотного ультразвука в области рефлексогенных зон полости носа не выявили патологических изменений основных медико-биологических показателей функционального состояния организма животного.
Отсутствие отрицательных влияний ультразвуковой дезинтеграции на организм животного подтвердило предположение об исключительно местном воздействии низкочастотного ультразвука на ткань носовой раковины.
Учитывая особенность проведения оториноларингологических операций, отличающихся прежде всего разнообразием структуры тканей, глубиной расположения отдельных ЛОР-органов и, зачастую, потребностью в быстроте выполнения манипуляций, внесены существенные изменения в существовавшую до этого схему ультразвукового генератора.
Эти изменения заключаются прежде всего в создании автоматической подстройки частоты и амплитуды ультразвукового генератора типа «ЛОРА», а также в разработке комплекса специальных волноводов-инструментов.
В качестве преобразователя был использован магнитострикционный ферритовый преобразователь, работающий на частоте 45 кГц, как наиболее оптимальный для характера проводимых ЛОР операций.
В целях разрушения некоторых новообразований и воздействия на гипертрофированную воспалительную ткань впервые применен способ дезинтеграции путем воздействия на них волноводами-дезинтеграторами специальной конструкции, позволяющими получать концентрированные продольные и поперечные колебания.
Многолетние наблюдения как во время операций, так и в послеоперационном периоде позволили четко определить воздействие дезинтеграторов на пораженную ткань. Полностью разрушая патологические очаги и некоторые новообразования, рабочая часть инструмента не оказывает вредного действия на здоровые ткани при контакте с ними, что дает возможность обработать их тщательно и атравматично.
Учитывая отсутствие отрицательного локального воздействия на организм хирургического низкочастотного ультразвука, разработаны инструментарий и методики ультразвуковой биологической очистки при хронических воспалительных процессах в миндалинах, а также для разрушении сети кровеносных сосудов полости носа при их кровоточивости, для разрушения капиллярных ангиом, гемангиом и других доброкачественных образований полости носа, глотки.
Кроме того, разработан инструментарий для удаления костных образований различных отделов наружного носа, участков искривления перегородки носа в виде шипов и гребней, разрушения клеток решетчатого лабиринта, устранение костной атрезии хоан и др.
Наблюдаемая в ходе операции атравматичность, значительно выраженный гемостатический эффект не только позволяют хирургу свободно манипулировать, но и фактически не вызывают реактивных воспалительных явлений, облегчают послеоперационный период. Методики ультразвуковой хирургии в лечении патологии верхних дыхательных путей обеспечиваются комплектом инструментов, входящих в серийно выпускаемый отечественный аппарат для ультразвуковой хирургии «ЛОРА-ДОН» и «ЛОРА-ДОН -2».
Основные виды вмешательств с применением хирургического ультразвука
Ультразвуковая дезинтеграция нижних носовых раковин
Слизистая оболочка носа в силу своих топографо-анатомических и физиологических особенностей играет роль барьера, препятствующего проникновению инфекции и других вредных агентов в нижележащие отделы дыхательного тракта.
При заболеваниях полости носа, главным образом, нарушается носовое дыхание, в связи с чем, ухудшается и защитная функция носа. Вместе с тем меняются и рефлекторные влияния со слизистой оболочки носа на различные органы и системы человека. Все это может способствовать развитию других патологических состояний организма больного.
Общеизвестно, что при таких распространенных заболеваниях, как вазомоторный и гипертрофический ринит, в качестве одного из основных симптомов наблюдается постоянное или периодическое затруднение носового дыхания за счет набухания или стойкого увеличения объема носовых раковин. Это приводит к нарушению всех основных физиологических функций полости носа — дыхательной, защитной, обонятельной и резонаторной.
Терапии вазомоторного и гипертрофического ринита посвящено большое количество работ в отечественной и зарубежной литературе. Разнообразие применяемых при этих заболеваниях лекарственных препаратов и других лечебных средств и мероприятий, включая методы физического воздействия, показывает, что достаточно эффективный метод лечения еще не разработан.
Необходимое в ряде случаев хирургическое лечение этих заболеваний вынуждает прибегать к конхотомии, диатермокоагуляции, склерозированию нижних носовых раковин. Эти вмешательства являются травматичными, нарушают целостность поверхностного слоя (эпителия) -слизистой оболочки, что ведет к стойкому нарушению функций самой слизистой оболочки носа, не всегда хорошо переносятся больными, иногда ведут к обильным кровотечениям или образованию синехий.
В связи с этим возникает потребность в разработке новых методов, способствующих восстановлению носового дыхания без нанесения значительной травмы слизистой оболочки полости носа.
Поиски наиболее рационального лечения хронических гипертрофических и вазомоторных ринитов привели к разработке внутрислизистой дезинтеграции носовых раковин при помощи сконструированного зонда, винтообразные нарезки на конце которого позволили создать как поперечные, так и продольные колебания (Л. А. Феркельман, В. М. Лубэ, 1972, M. Е. Виницкий, 1975).
Сконструированный для целей воздействия на ткань раковины волновод — носовой зонд по расчетным данным, соответствовал поставленным задачам и законам акустики (рис. 2). Зонд имеет общую длину 179 мм, из которых 90 см. занимает акустический отдел формы экспоненты, трансформирующий (усиливающий) колебания первой ступени, а остальная рабочая часть его продолжается в виде цилиндра диаметром 1,5—3 мм, заканчивающаяся заостренным конусом (рис. 3).
Для усиления поперечных колебаний рабочей части зонда в целях максимального воздействия на ткани при его введении в патологический очаг, на конце зонда создана винтообразная нарезка.
Созданная конструкция зонда позволила получать продольные колебания, в пределах 20 мк, для свободного, атравматичного введения его в ткань патологически измененной носовой раковины; и поперечные колебания, в пределах 50—60 мк, в целях оптимального разрушающего воздействия на строму носовой раковины.
Ультразвуковой носовой зонд изготавливается из сплавов титана марок ВТ-14 и ВТ-16, как наиболее отвечающих оптимальным данным для проведения и усиления звуковых колебаний. Носовой зонд соединяется с акустической головкой посредством винтовой резьбы, имеющейся на концентраторе.
Показанием к применению ультразвуковой дезинтеграции служат фиброзная и кавернозная гипертрофия раковин при гипертрофическом рините и значительное увеличение раковин, затрудняющее дыхательную функцию носа, при вазомоторном рините.
До проведения намеченного лечения перед больным ставится условие - прекратить пользоваться местными сосудосуживающими средствами.
При подготовке к хирургическому вмешательству больному проводится общий анализ крови, мочи, рентгеноскопия органов грудной клетки, рентгенография околоносовых пазух. Обязательно исследуется количество тромбоцитов, свертываемость крови. Проводится контроль артериального давления.
Противопоказанием к ультразвуковой дезинтеграции служат случаи тяжелого общего соматического состояния больного и костная гипертрофия раковин носа. Поскольку дезинтеграция является хирургическим методом лечения, ее производить можно при отсутствии нарушений свертывающей системы крови.
- Включается питание генератора от сети нажатием кнопки или переключателя. При этом загорается лампочка на панели прибора.
- Работа волновода-дезинтегратора (носового зонда) проверяется путем введения его рабочей части (нарезки) в воду. При этом должно отмечаться значительное разбрызгивание жидкости в стороны. При работе с генератором типа «ЛОРА» подстройка проводится автоматически даже при смене волноводов, в связи с чем подстройка генератора во время операции не требуется.
Во время операции позиция хирурга и больного — как при передней риноскопии (рис. 4), слизистая оболочка носа неоднократно смазывается 3% раствором дикаина, ксилокаина. Кокаин для этих целей применять не следует, т. к. при этом наблюдается сокращение раковины.
В одну из половин носа вводится носовое зеркало и тонкой иглой инфильтрируется слизистая оболочка нижней носовой раковины 0,25% - 0,5% раствором новокаина в количестве 1,0 - 2,0 см 3 . Увеличение объема раковины после инфильтрации, расценивается "положительно, т. к. облегчается введение зонда в ее толщу. Подобным образом проводится анестезия и второй половины носа.
После анестезии низкочастотный ультразвуковой носовой зонд-дезинтегратор в рабочем состоянии (включенный) свободно и бескровно вводится через передний конец носовой раковины в толщу гипертрофированной нижней носовой раковины вдоль ее длины (рис. 5) (обычно 3—4 см).
Легкими, медленными массирующими движениями в переднезаднем направлении в течение 9—12 секунд производится субмукозное воздействие зондом дезинтегратором. О процессе подслизистой ультразвуковой дезинтеграции тканей раковины иногда удается судить по характерному шипяще-шелестящему звуку, слышимому в момент воздействия.
После окончания воздействия ультразвуковой носовой зонд плавно, медленно, прерывистыми движениями, выводится из толщи гипертрофированной раковины также в рабочем (включенном) состоянии.
При наблюдающихся в редких случаях или при неправильном воздействии кровотечениях из места вкола зонда необходимо продолжить обработку зондом входа в раневой канал в течение 1—2 секунд.
Сразу после извлечения зонда на переднем конце носовой раковины, в месте его введения, определяется зияющий некровоточащий вход в раневой канал, диаметр которого 1—2 миллиметра (рис. 6 и 7).
Аналогичным способом производится операция на гипертрофированной носовой раковине другой половины носа.
При поражении задних концов нижних раковин ультразвуковой зонд вводится в толщу средней или задней трети гипертрофированной раковины по такой же методике. При ограниченной гипертрофии раковин зонд вводится в измененный участок и проводится вдоль раковины на глубину, необходимую для воздействия.
По окончании операции при необходимости освобождаются от отделяемого общие носовые ходы отсосом или при помощи отсмаркивания.
Больному после операции объясняют, что в течение одних-двух суток возможно некоторое ухудшение носового дыхания, за счет реактивно-воспалительных явлений, не требующее какой-либо терапии.
Степень величины и продолжительность реактивных явлений находятся в зависимости от формы ринита.
Анализируя объективные данные и субъективные ощущения наблюдаемых больных, нужно отметить, что все больные переносили операцию подслизистую ультразвуковую дезинтеграцию носовых раковин вполне удовлетворительно. Каких-либо выраженных неприятных ощущений как со стороны носа, так и общего состояния не было.
Риноскопическая картина сразу после извлечения ультразвукового зонда, как правило, характерна при разных формах ринита, что объясняется различным механизмом увеличения объема раковин носа, преобладанием тех или иных видов ткани нижней носовой раковины.
При кавернозной форме гипертрофического ринита сокращение объема раковин наблюдается через 1—3 дня, дыхание осуществляется через нос, в последующие дни продолжается дальнейшее сокращение объема раковин.
При фиброзной форме гипертрофического ринита некоторое сокращение (но выраженное в меньшей степени) имеет место через 2—4 дня. Процесс сокращения раковин продолжается в ближайшие 3 недели, к этому времени слизистая оболочка приобретает розовый цвет, дыхание восстанавливается в достаточном объеме в течение месяца.
При аллергической форме вазомоторного ринита, при которой наряду с фиброзной гипертрофией имеет место отек слизистой, после дезинтеграции на переднем конце носовой раковины образуется желеобразный сгусток, который снимается пинцетом.
У большинства больных в 1—2 сутки усиливается заложенность носа, наблюдаются обильные выделения слизистого характера. Наиболее интенсивно раковины сокращаются в 2—9 сутки, постепенно нормализуется и цвет слизистой - оболочки. Выделения прекращаются к концу первой недели, а нормализация риноскопической картины имеет место к концу третьей недели.
Иначе протекает послеоперационный период у больных с нейровегетативной (вазомоторной) формой ринита. Уже в первые сутки у большинства больных наблюдается сокращение носовых раковин. Основной же процесс сокращения раковин наблюдается в течение первой недели.
Однако в это время еще может сохраняться цианотичный оттенок слизистой оболочки раковины. Обильное отделение слизи наблюдается, как правило, только в первые трое суток, также периодически отмечается попеременная заложенность одной из половин носа. На 8—10 сутки носовое дыхание нормализуется, и риноскопическая картина приходит в норму.
Функциональные исследования показали, что температурная реакция (показатель вазомоторной функции слизистой оболочки) при нейровегетативной форме вазомоторного ринита нормализуется во второй день после вмешательства, в то время как при аллергической форме вазомоторного ринита и гипертрофическом рините — к концу I недели.
Таким образом, учитывая форму заболевания, можно прогнозировать особенности послеоперационного течения заболевания. Так в случаях преобладания сосудистого строения раковин или набухания их (при этом раковины хорошо сокращаются при применении сосудосуживающих - средств), после ультразвуковой дезинтеграции отмечается быстрое уменьшение объема раковин и восстановление функций носа.
В случаях преобладания отечности раковин или фиброзного перерождения, цвет и объем их сразу после дезинтеграции существенно не меняется. Сокращение раковин, восстановление респираторной обонятельной и защитной функции происходит постепенно в течение месяца.
При аллергической форме вазомоторного ринита, где имеет место выраженная сенсибилизация организма, ультразвуковую дезинтеграцию необходимо проводить на фоне антигистаминной терапии, а при наличии патологических изменений в околоносовых пазухах следует сочетать с лечебными мероприятиями, нормализующими состояние слизистой оболочки и санацией пазух носа.
Динамическое наблюдение за больными в послеоперационном периоде показало, что стойкое улучшение и восстановление физиологических функций носа наблюдается уже к концу первого месяца после операции.
К этому времени риноскопическая картина характеризуется тем, что наблюдается стойкое сокращение нижних носовых раковин, цвет слизистой оболочки приобретает розовый оттенок, по всей длине раковины наблюдается плавное втяжение (борозда) над зоной воздействия (рис. 8).
Катамнестическое наблюдение выявило высокую клиническую эффективность (80%—90%) ультразвуковой дезинтеграции при лечении вазомоторных и гипертрофических ринитов.
Следует отметить, что высокая клиническая эффективность лечения обусловлена тем, что ультразвуковой дезинтеграции подвергается измененная при этих заболеваниях ткань нижних носовых раковин, где в первую очередь и развивается патологический процесс, присущий этим формам заболевания.
При подслизистом низкочастотном ультразвуковом воздействии подвергаются разрушению кавернозная и соединительная ткани с последующим сокращением объема раковин в результате внутрираковинного рубцевания. Это способствует быстрому восстановлению функционального состояния носа, в первую очередь, респираторной функции.
Особого внимания заслуживает тот факт, что выраженный эффект достигается не только при простой (гиперваскулярной) форме гипертрофии, но и при фиброзной форме гипертрофического ринита, при которой обычно проводится конхотомия.
Стабильность отдаленных результатов лечения при всех формах ринита в большей мере зависит от тщательности проведения ультразвуковой дезинтеграции нижних носовых раковин.
В случаях необходимости повторного вмешательства на раковинах, ультразвуковая дезинтеграция может производиться не ранее двух месяцев после первой операции.
Простота, щадящая методика воздействия, высокая клиническая эффективность разработанного способа лечения, а также возможность проведения ультразвуковой дезинтеграции при лечении этих заболеваний в амбулаторных условиях дает нам основание рекомендовать его для широкой поликлинической практики.
Низкочастотный ультразвук в используемых параметрах не оказывает вредного влияния ни на организм больного, подвергающегося ультразвуковой дезинтеграции, ни на организм врача, проводящего это вмешательство. Осложнений при проведении ультразвуковой дезинтеграции, по показаниям и с соблюдением всех требований по технике безопасности, мы не наблюдали.
Ультразвуковая биологическая очистка лакун при хронических воспалительных процессах в миндалинах
Исследованиями последних десятилетий установлено, что у больных хроническим тонзиллитом часто сохраняются защитные и информационные функции лимфоидной ткани миндалин, и при этом последние активно участвуют в иммунных процессах, синтезируя иммуноглобулины, интерферон и др.
Соблюдение осторожности в отношении применения хирургического метода лечения диктуется тем, что миндалины играют большую роль в формировании иммунитета, и лишать человека этого важного лимфоидного органа следует только по строгим показаниям.
В силу этого пересмотрены показания к хирургическому лечению хронического тонзиллита. Приоритетным остается и поиск новых методов лечения другой очаговой инфекции верхних дыхательных путей.
Исследованиями последних лет установлены различные биологические эффекты низкочастотных ультразвуковых хирургических инструментов. Большое практическое применение нашли ультразвуковые хирургические инструменты для биологической очистки инфицированных ран в травматологии, оториноларингологии, грудной и брюшной хирургии и т. д. Рациональным оказалось использование ультразвукового низкочастотного зонда для внутрилакунарной ультразвуковой биологической очистки лакун миндалин.
В эксперименте на животных отработаны режимы ультразвукового воздействия на лакуны миндалин ультразвуковым зондом. Установлено, что структурные изменения, развивающиеся в тканях миндалин в процессе ультразвуковой биологической очистки лакун, имеют характерную морфологическую картину.
Разрушение структуры патологических включений лакун миндалин происходит за счет нарушения целостности и распада клеточных элементов, появления бес структурной, гомогенной массы из остатков и других клеточных элементов, которые трудно дифференцировать. Таким образом, осуществляется механическое разрушение патологических тканей и включений в ткани миндалин без явления коагуляции.
Показанием к применению ультразвуковой биологической очистки лакун являются все формы хронического тонзиллита. При декомпенсированных формах в сочетании с сопутствующими или сопряженными вялотекущими хроническими воспалительными заболеваниями (с учетом микрофлоры лакун миндалин) проводится соответствующая терапия: антибиотикотерапия, иммунокоррекция, гормональная и др.
Перед назначением на операцию проводятся все необходимые параклинические исследования для изучения гомеостаза пациента и назначения соответствующей корригирующей терапии.
Противопоказанием к применению служат случаи тяжелого общего соматического состояния больного и периоды обострения воспалительного процесса миндалин.
Перед началом операции проверяется готовность аппаратуры:
- 1Включается питание генератора от сети нажатием кнопки. При этом загорается лампочка на панели прибора.
- Для поступления тока к преобразователю необходимо нажать педаль.
- Работа ультразвукового инструмента - скальпеля, зонда, скребка и др. проверяется путем введения его рабочей части в жидкость (воду).
При этом должно отмечаться значительное возмущение жидкости в стороны, а для зонда, применяемого дли очистки лакун миндалин, «<натягивание» столба жидкости «на себя». Подстройка генератора при смене инструмента или изменении режима (интенсивности) осуществляется автоматически.
Во время операции позиция хирурга и больного - как при передней фарингоскопии. Слизистая оболочка глотки смазывается (или орошается) 10% раствором лидокаина (ксилокаина) для уменьшения рвотного рефлекса. Тонкой иглой инфильтрируется заминдаликовое пространство 0,25-0,5% раствором новокаина, 2-5% раствором тримекаина, 0,25% раствором маркаина или другим анестетиком для инфильтрационной анестезии.
Достаточно введение 3,0-5,0 мл раствора только посредством одного срединного вкола через дужку в заминдаликовое пространство, что позволяет отвести миндалину медиально, раскрыв тем самым вход в лакуны, закрытые передней дужкой. Подобным образом проводится анестезия и второй миндалины.
После анестезии ультразвуковой зонд последовательно вводится в лакуны миндалин и нерабочем состоянии до упоpa в дно лакуны. Ослабив давление зондом на дно лакуны, включается генератор ультразвуковых колебаний, и после воздействия 3-5 сек. зонд выводится из лакун миндалин в выключенном состоянии.
Ультразвуковой очистке подвергается по - 4-6 лакун в миндалине, при этом из близлежащих лакун ультразвуковой волной выталкивается патологический секрет, казеозные массы (детрит).
В процессе воздействия больные не отмечают каких-либо неприятных, болезненных ощущений. Реактивно-воспалительные явления со стороны миндалин появляются через 5 - 8 часов и сопровождаются температурной реакцией до 37,1 - 37,6°С. Через 12-15 часов температурная реакция, как правило, уменьшается, на миндалинах образуется легкий фибринозный налет, который легко снимается шпателем на следующий день.
Полностью миндалины очищаются к 7-12--му дню в зависимости от формы тонзиллита. В ближайшем и отдаленном периоде больные сохраняют трудоспособность и в специальном лечении не нуждаются. Катамнестическое наблюдение больных в сроки от 2 до 8 лет не указывало на обострение хронического воспаления миндалин.
Аналогичная методика применяется и при хроническом воспалении или гипертрофии язычной миндалины.
Дезинтеграция лимфоидной ткани при боковых и гранулезных фарингитах
Показаниями к вмешательству служат случаи стойкого увеличения, гиперемии, набухлости лимфоидной ткани глотки, проявляющие себя как самостоятельное заболевание - хронический фарингит, в том числе и при заболеваниях желудочно-кишечного тракта или хроническом воспалении трахеобронхиального дерева.
Выбор местной анестезии осуществляется с учетом переносимости аппликационных анестетиков, при необходимости возможно использование инфильтрационной анестезии. Положение пациента - как при фарингоскопии.
Низкочастотный зонд-дезинтегратор в рабочем (включенном) состоянии свободно и бескровно вводится в толщу лимфоидной ткани (боковые валики, гранулы и др.) глотки на глубину 2-3 мм и удерживается в таком положении 3-5 сек., до появления белесоватого ободка. При необходимости зонд вводится в 1-2 местах гиперплазированной лимфоидной ткани.
Сразу после извлечения зонда на месте введения определяется зияющий некровоточащий вход в раневой канал. Стойкое улучшение и восстановление физиологической функции слизистой оболочки глотки происходит к концу первой, второй недели после операции.
Катамнестическое наблюдение выявило высокую клиническую эффективность (93%) ультразвуковой дезинтеграции при лечении боковых и гранулезных фарингитов.
Контактная дезинтеграция кровоточащих зон полости носа при носовых кровотечениях
После инфильтрационной или аппликационной анестезии ультразвуковой носовой зонд подводится к кровоточащей зоне полости носа (перегородке, дну полости носа, латеральной стенке и др.) в нерабочем состоянии. Рабочий конец зонда погружается под кровоточащий участок слизистой оболочки полости носа или под зияющий кровеносный сосуд на глубину 1-1,5 мм и включается генератор. Экспозиция воздействия 5-8 сек., до появления белесоватого ободка вокруг зонда на слизистой оболочке, свидетельствующего об анемизации участка и «заваривании» кровоточащей зоны. После этого зонд в рабочем состоянии извлекается из зоны воздействия.
Если кровоточащих зон несколько, последовательно осуществляется их ультразвуковая дезинтеграция. По достижении тщательного гемостаза слизистая оболочка покрывается гемостатической пастой, мазью. При обширных зонах геморрагии, какие встречаются у больных, например, с хроническими лейкозами, болезнью Рандю-Ослера и др., для обеспечения тщательного гемостаза используются раздувные латексные баллоны.
Как правило, однократное воздействие избавляет пациентов от носового кровотечения. При рецидивирующих носовых кровотечениях приходится прибегать к последовательным мультифокальным воздействиям низкочастотным ультразвуком.
При наблюдении в ближайшие дни зона в области воздействия покрыта фибринозным налетом, процессы репаративной регенерации происходят в обычные сроки, при отдаленном наблюдении после воздействия иногда отмечается нежный рубец в зоне воздействия. Контактную ультразвуковую дезинтеграцию кровоточащих зон, без сомнения, необходимо сочетать с плановой корригирующей терапией основного заболевания.
При обширных кровоточащих зонах полости носа, когда осуществить контактную ультразвуковую дезинтеграцию не представляется возможным, используется методика низкочастотного ультразвукового воздействия через марлевую подкладку, пропитанную гемостатическими препаратами (10%
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Кафедра ЭТТ
"Аппарат для ультразвуковой терапии: обобщенная структура, применение ультразвука в хирургии"
МИНСК, 2008
Аппарат для ультразвуковой терапии.
Аппарат предназначен для лечения акушерско-гинекологических заболеваний, но применяется также в оториноларингологии, стоматологии, дерматологии и в других областях медицины.
Основные технические данные аппарата: частота ультразвуковых колебаний 2,64 МГц ±0,1%; интенсивность ультразвуковых колебаний регулируется четырьмя ступенями 0,05; 0,2; 0,5 и 1,0 Вт/см 2 ; эффективная площадь большого излучателя 2 см 2 , малого - 0,5 см 2 ; предусмотрен импульсный режим работы при длительности импульсов 2, 4 и 10 мс, частоте следования 50 Гц; питание от сети переменного тока частотой 50 Гц напряжением 220 В ±10%; потребляемая мощность не более 50 ВА; по защите от поражения электрическим током аппарат выполнен по классу I; габаритные размеры 342×274×142 мм; масса (с комплектом) не более 10 кг.
Структурная схема аппарата УЗТ представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Структурная схема аппарата УЗТ
Генератор высокочастотный создает немодулированные электрические колебания с частотой 2,64 МГц. Усиление мощности этих колебаний происходит в выходном усилителе, к которому подключается один из ультразвуковых излучателей, преобразующий электрические колебания в механические. Модулятор предназначен для получения импульсного режима при трех длительностях импульсов - 2, 4 и 10 мс и постоянной частоте следования - 50 Гц. Блок питания обеспечивает питание постоянным напряжением цепей модулятора и генератора.
Принципиальная электрическая схема аппарата приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Принципиальная электрическая схема аппарата УЗТ-31
Блоквысокочастотногогенератора (рисунок 3) включает в себя автогенератор, буферный каскад и усилитель.
Автогенератор (транзистор VT 1 ) собран по осцилляторной схеме с кварцевой стабилизацией. С выхода автогенератора высокочастотное напряжение подается на буферный каскад, представляющий собой эмиттерный повторитель (транзистор VT 3 ). В эмиттерной цепи повторителя включены контакты кнопочного переключателя S 1 , коммутирующие делитель на резисторе 9 и потенциометрах 10 - 13 . Кнопки переключателя выведены на панель управления аппарата ("Интенсивность, Вт/см 2 "). При нажатии одной из кнопок в эмиттерную цепь включается соответствующий потенциометр, с движка которого напряжение через разделительный конденсатор 11 подается на усилитель. С помощью потенциометров 10 - 13 производится регулировка интенсивности на каждой ступени при производстве аппарата или его ремонте.
Усилитель (транзистор VT 4 ) имеет на выходе четырехполюсник (конденсаторы 13 - 17 и катушка индуктивности 3 ), согласующий выходное сопротивление транзистора VT 4 со входным сопротивлением выходного усилителя.
В блоке генератора находится также оконечный каскад (транзистор VT 2 ) импульсного модулятора. Каскад работает в ключевом режиме по параллельной схеме. При подаче на его вход прямоугольного импульса (через контакты 11 - 12 вилки X 1 ) транзистор VT 2 открывается, шунтируя вход буферного усилителя и создавая тем самым паузу в генерации ультразвуковых колебаний.
Рисунок 3 – Принципиальная электрическая схема высокочастотного генератора аппарата УЗТ-31
Обобщенная структура аппарата для ультразвуковой терапии.
Для проведения УЗ-процедуры очевидными являются наличие высокочастотного генератора ч пьезоэлектрических преобразователей, формирующих соответствующие ультразвуковые волны.
Проведение УЗ-процедуры возможно двумя основными способами:
1. При непосредственном контакте УЗ-излучателя с облучаемымучастком тела.
2. Косвенным контактом через иммерсионную жидкость, осуществляемым с помощью водяной панны или водяной подушки (пузыря из тонкой резины, наполненного водой).
При использовании первого способа необходимо исключить наличие воздушной прослойки между излучателем и поверхностью тела, поскольку даже тончайший слой воздуха приведет, практически, к полному отражению УЗ-волны от поверхности тела. Поэтому, перед сеансом поверхность кожи облучаемого участка тщательно смазывается вазелиновым маслом или специальной смазкой на основе парафинов.
При использовании косвенного контакта может использоваться как непрерывный, так и импульсный режим излучения, при неподвижном и подвижном излучателях.
При использовании водяной ванны можно производить облучение как прямым, так и наклонным лучом, что удобно при облучении суставов и участков тела с неровной поверхностью.
Аппараты УЗ-терапии могут быть стационарными и портативными. универсальными и специализированными. Типовая структура терапевтического ультразвукового аппарата представлена на рисунке 4.
Автогенератор АГ генерирует в непрерывном режиме колебания УЗ-частоты. Через модулятор М (управляемый ключ) У3-колебания передаются на предварительный усилитель ПУ со ступенчатой регулировкой коэффициента усиления и далее. через выходной усилитель, на излучатель ИЗ и индикатор ИНД, показывающий наличие переменного сигнала УЗ-частоты на выходе усилителя. Модулятор управляется генератором импульсов регулируемой длительности ГИ. Все регулировки осуществляются с помощью пульта управления снабженного процедурными часами ПЧиПУ, которые отключают блок питания БП по истечении установленного времени длительности процедуры.
Рисунок 4 – Структурная схема аппарата ультразвуковой терапии
Перед сеансом УЗ-терапии производят проверку исправности аппарата. Простейший способ проверки наличия генерации ультразвука состоит в том. что излучатель окунают в стакан с водой и. при наличии колебаний, наблюдают эффект дегазации (выделения пузырьков воздуха). С повышением интенсивности излучения газовыделение возрастает.
Периодически проводят проверку градуировки шкалы интенсивности генерируемого ультразвука. Для этой цели Используются специальные измерители мощности ультразвука, например, типа ИМУ-2 (3).
Для предохранения рук оператора от воздействия ультразвука, он должен работать в тонких нитяных перчатках, поверх которых надеты резиновые. Сохраняемый пол слоем резины слой воздуха отражает УЗ-колебания. предохраняя руки от воздействия ультразвука.
В таблице 1 приведены некоторые основные характеристики отечественных терапевтических УЗ-аппаратов.
Таблица 1 Характеристики отечественных терапевтических УЗ – аппаратов.
Интересным представляется воздействие ультразвуковыми волнами на биологически активные точки (БАТ) с целью достижения определенных терапевтических эффектов, называемое фонотерапией. Фонотерапия осуществляется с помощью терапевтических УЗ-аппаратов, позволяющих генерировать ультразвук малой интенсивности (0,05Вт/см в кв) и снабженных излучателями с малой площадью активной, поверхности (от 0,2 до 1см в кв), например, "ЛОР-3", "УЗТ-102", "УЗ-Т10" и др.
Применение ультразвука в хирургии.
Основная идея применения ультразвука в хирургии заключается в сообщении хирургическим инструментам ультразвуковых колебаний, что существенно увеличивает их эффективность, облегчает проведение операций и уменьшает травматические повреждения окружающих тканей. При этом выделяется несколько направлений: ультразвуковое резание мягких ткачей; ультразвуковая резка, сверление, трепанация, сварка и наплавка костной ткани: ультразвуковая эндартерэктомия (проведение восстановительных операций на пораженных атеросклерозом крупных сосудах).
Метод ультразвуковой резки мягких тканей основан на том, что на лезвие режущего инструмента, которому хирургом сообщается поступательное движение, накладываются продольные ультразвуковые колебания с частотой, лежащей в пределах 22 - 44кГц. с амплитудой не более 45мкм. Под действием УЗ-колебаннй. налагаемых на инструмент, скорость относительных продольных перемещении увеличивается, относительно поступательного перемещения лезвия, в несколько раз. При этом, за счет разрушении под воздействием кавитации клеточной структуры прилегающих к лезвия слоев ткани, сухое трение переходит в полусухое или даже жидкостное. Это приводит к существенному уменьшению как нормального, так и тангенциального усилия резания. Ультразвуковые колебания возбуждаются магнитострикторрм и с помощью концентратора передаются к режущему инструменту. Магнитостриктор изготовляют либо из ферритового броневого цилиндрического магнптопровода, в полость которого закладывается обмотка, либо набирается из Ш - образных пластин из никелевого сплава, на центральный стержень которых наматывается обмотка. При перемагннчивании материала возникает явление магнитострикции, вследствие которого продольные размеры стержней колеблются с частотой перемагничивающего тока. Чтобы избежать удвоения частоты механических колебаний сердечник магнитостриктора подмагничивается постоянным током практически до насыщения.
Сегодня использование ультразвука (УЗК) в медицине получило прочное научное обоснование и позволяет наилучшим образом решать многие вопросы диагностики и терапии.
В МВТУ имени Н. Э. Баумана и на кафедре травматологии ЦОЛИУврачей Г. А. Николаевым, В. И. Лошиловым, В. А. Поляковым и Г. Г. Чемяновым впервые в 1964 г. была начата разработка метода ультразвуковой резки костных и мягких тканей, а затем и сварка костных тканей. После экспериментальных исследований (более 500 опытов) В. А. Поляков в 1967 г. успешно применил в клинике ультразвуковую резку мягких и костных тканей, а также произвел несколько успешных операций остеосинтеза.
К настоящему времени ультразвуковой метод нашел широкое применение в ортопедии и травматологии при различных костно-пластических операциях. Советские специалисты используют ультразвук в торакальной хирургии при рассечении рубцово-склеротической ткани, декортикации и пневмолизе, а также при распиливании костной ткани. Хирургический ультразвук используется также при лечении инфицированных ран.
Представляют особый интерес экспериментальные исследования по ультразвуковой сварке культи бронха после резекции легкого, а также внедрение в арсенал хирургов гибких и длинных волноводов для интраторакальных манипуляций на трахее и бронхах (Г. А. Николаев, В. П. Борисов и др.). Ранее такие работы не проводились ни в СССР, ни за рубежом. Значительный интерес и для науки, и для практики представляют исследования по ультразвуковому соединению легочной ткани.
Заслуживают внимания и перспективные исследования по изучению местного воздействия низкочастотных ультразвуковых волн на микробактерии туберкулеза непосредственно в каверне (ультразвуковое «орошение» и санация легочных каверн).
Ультразвук и болезни легких... Лет десять назад эти физические и медицинские понятия никак не соприкасались. Сейчас ультразвук становится незаменимым диагностом и целителем большинства легочных заболеваний.
Ультразвук. Краткая характеристика . Ультразвук - упругие механические колебания среды, частота которых превышает верхний предел слышимости уха человека (около 18 кГц). Они находятся в диапазоне частот от 18 кГц до 15 МГц. Колебания эти распространяются в виде волн, которые представляют собой периодически чередующиеся области растяжения и сжатия. Скорость распространения упругой волны определяется свойствами среды и не зависит ни от частоты, ни от интенсивности ультразвука. Особенности ультразвуковых колебаний - их направленность и возможность фокусирования энергии на небольшой площади рабочего инструмента.
Основную характеристику распространяющейся упругой волны представляет расстояние, которое она проходит за один период. Эта величина - длина волны, зависящая от скорости распространения звука в материале, а также от частоты.
Звуковая волна, распространяясь в среде, несет определенную энергию, которая периодически переходит из потенциальной в кинетическую и обратно.
Для оценки энергии звукового поля определена величина, называемая интенсивностью звука. Интенсивность - количество энергии, переносимой звуковой волной за одну секунду через площадку 1 см 2 , перпендикулярно к направлению распространения.
При распространении плоских ультразвуковых волн в среде часть энергии затрачивается на преодоление необратимых потерь: (например, вязкости материала). Такой процесс носит название «поглощение ультразвука», когда энергия переходит в тепло, нагревая среду.
Если распространяющаяся волна попадает на границу раздела между двумя средами, то часть ультразвуковой энергии проходит во вторую среду, а другая - отражается обратно. Распределение энергии между прошедшей и отраженной энергией зависит от соотношения акустических сопротивлений двух сред.
Специфические свойства ультразвуковых колебаний для воздействия на биологические ткани заключаются в следующем:
- отмечается высокая интенсивность энергии с максимальными амплитудами колебаний;
- звуковое радиационное давление появляется в поле продольных звуковых волн с конечными амплитудами смещения. Давление всегда направлено от среды с большей плотностью к среде с наименьшей;
- возникает кавитация: процесс разрыва жидкости под действием растягивающихся напряжений с образованием газовых полостей;
- наблюдается нагрев тканей под действием ультразвука.
Основной параметр ультразвуковых колебаний, определяющий биологическое воздействие, - интенсивность ультразвука. Величина интенсивности определяет степень разрушения биологических структур.
Время воздействия ультразвука тоже играет немаловажную роль.
С увеличением времени воздействия свыше 10 минут при средней интенсивности ультразвук может вызвать необратимые изменения в клетках и разрушение живых тканей. Импульсивный режим действия источника колебаний позволяет удлинить время воздействия (до 20 мин) без существенных морфологических изменений в биологических тканях.
Величина поглощения ультразвуковой энергии зависит от гистологического строения тканей. Поглощение в жировых тканях, например, меньше, чем в обычных. Значительное поглощение отмечается в ателектазированных легких, а хрящи и мышцы обладают более высокими значениями коэффициента затухания, чем паренхиматозные ткани. Коэффициент поглощения ультразвуковой энергии зависит и от направления введения ультразвука по отношению к направлению коллагеновых волокон. Кость имеет максимальный коэффициент поглощения, а следовательно, при ультразвуковом распиливании в ней выделяется наибольшее количество тепла.
При высокой частоте ультразвуковых волн больше образуется тепла на поверхности раздела мягкая ткань - кость. При этом примерно 40% ультразвуковой энергии отражается в тканях.
Кавитация в мягких тканях крайне затруднена из-за большой вязкости тканевых жидкостей и большей концентрации клеток в них. Кавитация в кровеносных сосудах возникает легче, нежели в других тканях.
Для объяснения механизма действия ультразвуковых волн в последнее время появились новые гипотезы, теоретические основы которых связаны с акустическими течениями. Для врачей и биологов представляет интерес возникновение акустических течений в слое жидкости, граничащей с колеблющимся ультразвуковым инструментом. Цитологические и функциональные изменения клеток, вызываемые ультразвуковыми волнами, обусловлены возникновением микроскопических течений на границе клетка - жидкость и внутри клеток. Характер и форма микроскопических течений зависят не только от интенсивности ультразвука, но и от вязкости цитоплазмы и ряда других физических параметров такой сложной системы, как живая клетка.
При использовании ультразвуковых колебаний для воздействия на мягкие ткани и осуществления процесса их рассечения необходимо учитывать как биологические свойства самой ткани, так и физические параметры ультразвука.
Давно известно, что ультразвук, действуя на ткани, вызывает в них биологические изменения . Интерес к изучению этой проблемы обусловлен, с одной стороны, естественным опасением, связанным с возможным риском применения ультразвуковых диагностических систем для визуализации, а с другой - возможностью вызвать изменения в тканях для достижения терапевтического эффекта.
По ультразвуковой терапии существует обширная литература, хотя, к сожалению, большинство работ не отличается высоким качеством и содержит мало строгой научной информации. В этой главе обсуждение ограничено работами, имеющими прочную научную основу.
Терапевтический ультразвук может быть условно разделен на ультразвук низких и высоких интенсивностей. Основная задача применения ультразвука низких интенсивностей неповреждающий нагрев или какие-либо нетепловые эффекты, а также стимуляция и ускорение нормальных физиологических реакций при лечении повреждений. При более высоких интенсивностях основная цель - вызвать управляемое избирательное разрушение в тканях.
Первое направление включает в себя большинство применений ультразвука в физиотерапии и некоторые виды терапии рака, второе - ультразвуковую хирургию.