Методическая разработка на тему «Сварка живых тканей: теория, практика, перспективы»

ОГАПОУ «Белгородский машиностроительный техникум»

Методическая разработка  на тему

«Сварка живых тканей: теория, практика, перспективы»

Выполнили обучающиеся гр №33

Перепечаев Максим; Петров Сергей

Руководитель: Шахбанова В.И.

                                                        Белгород, 2018г

Оглавление

1. Пояснительная записка
2. Необычный способ сварки
3. Как это работает?
4. Чем хороша сварка живых тканей?

      5. Универсальная технология

      6. Как это происходит

      7. Преимущества

      8. Планы на будущее

      9.Изобретение и применение

      10.Примеры операций на человеке

      11.Принципы действия

      12.Сравнение с ультразвуковой хирургией

      13.Перспективы использования

Пояснительная записка

       На сегодняшний день сварочные работы охватили большую область промышленности. Кроме резки и сварки различных металлических изделий, её начали применять и на живых тканях. Сварка живых мягких тканей применяется в хирургии, во время операций.

          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.

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.

      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. 

Сварка живых тканей: теория, практика, перспективы

Необычный способ сварки

Поистине уникальным событием стала разработка технологии соединения и разъединения живых тканей.

Перед тем как сварку живых тканей внедрили в современную медицину, провели немало экспериментов. И только после этого было дано разрешение на применение сварки в ведущих медицинских учреждениях страны.

Применение этой технологии позволило не только соединять живую ткань, но и резать её, а также перекрывать сосуды.

Первый раз, такую технологию применили для герметизации перфоративного отверстия жёлчного пузыря. Это произошло в конце прошлого века.

Эта технология отлично показала себя на практике, поэтому на сегодняшний день сварка живых тканей успешно применяется в разных областях медицины.

Как это работает?

Можно описать процесс схематически. Берётся инструмент для сварки, сопоставляются поверхности тканей, которые необходимо соединить. После этого хирург зажимает аппарат и с помощью специальных сварочных электродов происходит сварка живых тканей. После того как сварка окончена, отключается энергия, которая подавалась на электроды и освобождается соединённая ткань. Таким образом, хирург полностью закрывает рану.

Для того чтоб разрушенный орган быстро восстановился после проведённых сварочных работ, напряжение при сварке должно быть минимальным, но достаточным, чтоб произошло соединение. Для того чтоб все настройки были автоматические и не отвлекали хирурга от процесса операции, создали специальную систему управления аппаратом.

Чем хороша сварка живых тканей?

Кроме сварки живых тканей, применяется ещё коагуляция. Однако после неё могут появиться ожоги, а ткани после нагрева отмирают. Сварка, действует, намного милосердней, на живые ткани. При использовании этой технологии отсутствует дым и неприятный запах жжёной плоти.

Этот способ соединения ткани, благоприятно влияет на здоровье пациента и хирурга, когда он сталкивается с инфицированными больными. Так как сварка не травмирует соединяемые ткани органа, он начинает быстрее приходить в норму после проведённой операции. В медицине не были зафиксированы случаи осложнений после применения сварочной технологии на живых тканях.

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. 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.

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 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.

Изобретение и применение

Способ электросварки мягких тканей был предложен Институтом электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. Идея разработки принадлежит академику Борису Патону, под руководством которого работает коллектив специалистов инженерного и медицинского профиля. По его инициативе в 1993 году сотрудники Института электросварки совместно с хирургами Института клинической и экспериментальной хирургии (ныне — Институт хирургии и трансплантологии) и больницы "Охматдет " провели эксперименты, которые подтвердили принципиальную возможность получения сварного соединения различных мягких тканей животных способом биполярной коагуляции. Начались исследования этой технологии в экспериментальном отделе Института хирургии и трансплантологии в 1992 году.

В дальнейшем проект «Сварка мягких живых тканей» стал одним из двух приоритетных направлений деятельности Международной ассоциации «Сварка» (МАЗ) основанной в 1991 при Институте электросварки. В 1996 году, согласно программе МАЗ, организован международный коллектив с участием украинских специалистов и американской финансовой компании Consortium Service Management Group, Inc (CSMG). В 1997 году украинские специалисты впервые продемонстрировали хирургические операции с применением электросварки мягкие тканей на животных в США. В 1998 году в Киеве в госпитале Военно-медицинского управления СБУ начато эксперименты по сварке тканей человека с использованием сварочно-медицинского оборудования, разработанного и изготовленного в Институте электросварки.

   Совокупность экспериментов на контрольной группе животных (свиньях), а также на удаленных и извлекаемые органах человека по применению сварочной технологии в общей хирургии, показавших воспроизводимость получения положительных результатов, служила основанием для издания Министерством здравоохранения Украины свидетельства о государственной регистрации применения сварочного оборудования в медицинской практике на 2001—2004, 2005—2010 и 2011—2015 годы. Это позволило провести освоение способов сварки мягких тканей в более 80 клиниках Украины и России для применения в различных отраслях общей хирургии, а также разработать более 130 методик оперативного вмешательства. На сегодня по этой технологии было проведено более 80 000 операций на различных органах человека. Технология разрешена к клиническому использованию в России, на Украине, в Белоруссии и др. странах.

В 2004 году коллективу авторов проекта во главе с академиком Борисом Патоном была присуждена Государственная премия Украины в области науки и техники.

Примеры операций на человеке

С использованием электросварочной технологии в клинических условиях могут быть проведены следующие операции:

• получение прочного соединения с совершенной герметичностью при закрытии просвета в мочеточнике ;
• наложения шва на желудок без угрозы попадания его содержания в живот;
• герметичная сварка кишки;
• восстановление непрерывности слизистой носовой перегородки;
• удаление гланд;
• косметические операции на молочных железах, нижних и верхних конечностях.

Принципы действия

Схематично процесс сварки мягких тканей состоит из:

• соединяемые слои ткани накладывают друг на друга поверхностными слоями;
• хирург сжимает свариваемый участок ткани электродами сварочного инструмента и включает источник тока;
• после выполнения программы управления процессом сварки и отключения энергии, захваченная ткань освобождается, а процесс повторяется до полного закрытия раны.

Образование сварного соединения базируется на эффекте электротермической денатурации белковых молекул. При воздействии электротока невысокого напряжения частично разрушаются клеточные мембраны, в результате чего выделяется белковая жидкость. За счет коагуляции (свертывания) белка ткани слипаются - «свариваются». Через некоторое время морфологическая структура ткани восстанавливается, поэтому рубца в привычном понимании этого слова на прооперированном органе не остается.

Чтобы восстановление органа проходило быстро и не несло осложнений, тепловое вложение должно быть минимальным, но достаточным для образования соединения. В связи с этим требования к управлению процессом сварки значительно повышаются. Для упрощения задачи хирурга в управлении процессом сварки создана система автоматического управления. Температура в зоне сварки - 60-70 ° C.

В результате проведенных экспериментов были отобраны методы применения сварочной технологии в операциях на свиньях:

• соединение с помощью биполярного сварочного пинцета продольных разрезов участка толстой кишки точечным сварным швом с достижением полной герметичности;
• формирование циркулярного анастомоза толстой кишки (полная герметичность сварного шва подтверждена послеоперационным вскрытием за три месяца эксперимента)
• герметичное сварное соединение продольного разреза желчного пузыря - сформирован точечный сварной шов длиной 6-7 мм.

Клинически этот способ нашел применение, как в хирургической эндоскопии, так и в лапароскопии.

Сравнение с другими хирургическими методами

       По сравнению с традиционными методами хирургии использования электросварки позволяет сократить время операции (в некоторых случаях - до 60 мин) и потери крови (на 200-300 мл). Швы после сварки легче заживают, в совокупности это все приводит к уменьшению расходов на лекарственные препараты, в том числе на наркотические средства.

В отличие от традиционной хирургии, метод сварки не требует шовного материала, скоб, клипс и сшивающих аппаратов, поскольку соединение происходит благодаря «родном» материалу свариваемого органа с помощью специального оборудования.        Места швов при использовании метода электросварки легко заживают, о что свидетельствует о сложности их нахождения при вскрытии через месяц после операции. По словам Юрия Фурманова, месячные рубцы на прооперированном кишечнике «очень тонкие» и практически незаметны». Во многих случаях это имеет ключевое значение, поскольку причиной многих неудач при традиционных операциях является вызванный рубцеванием швов стеноз - сужение отверстия трубчатых органов.

        Отсутствие шовных материалов в месте операции в свою очередь затрудняет возникновение воспалительного процесса и угрозы возникновения инфекций. При применении сварочной технологии, по свидетельству хирургов, не зафиксировано ни одного случая послеоперационных осложнений; достигается полная герметизация соединения в месте сварного шва и обеспечивается асептичность. В то же время метод сварки позволяет экономить на шовных материалах.

Большое преимущество электросварки дает в лапатоскопии, поскольку в этом случае наложить швы гораздо сложнее, чем в открытой хирургии.

Сравнение с ультразвуковой хирургией

В некоторых случаях (например, в операциях на печени) электросварка позволяет заменить дорогие и сложные в обращении ультразвуковые скальпели.

Заключение

Благодаря международному проекту «Сварка мягких живых тканей» электросварка тканей сегодня используется в некоторых современных клиниках Украины. В то же время, технология имеет широкие перспективы по ее применению в гинекологии, урологии, торакальной хирургии, офтальмологии, онкологии и др.

Планируется сертифицировать и производить аппараты для сварки живых ткани в Китае. Этим направлением, в частности, занимается Китайско-украинский институт сварки им. Е. О. Патона, созданный в 2011 году.  

Список используемой литературы

1.Источник:  http://weldering.com/svarka-zhivyh-tkaney-svarka-imeet-granic

татті 

2. Сварка. Том 1. Развитие сварочной технологии и науки о сварке. Технологические процессы, сварочные материалы и оборудование. Комов В.В ,2015. - 536 с.

2. Сварка. Том 2. Теоретические основы сварки, прочности и проектирования. Сварочное производство. Комов В.В,2015. - 494 с.

3. Ольшанский Н.А. , Николаев Г.А. «Специальные методы сварки». М. , “Машиностроение ” ,2017. 232 с.