Автореферат и диссертация по медицине (14.01.17) на тему:Оценка воздействия монополярной электрокоагуляции на ткань сердца в зоне имплантированных эндокардиальных электродов антиаритмических устройств

На правах рукописи

НЕЧАЙ ТАРАС ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ МОНОПОЛЯРНОЙ ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯЦИИ НА ТКАНЬ СЕРДЦА В ЗОНЕ ИМПЛАНТИРОВАННЫХ ЭНДОКАРДИАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ АНТИАРИТМИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

14.01.17- хирургия 14.01.26 - сердечно-сосудистая хирургия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

2 О ДЕК 2012

Москва 2012

005047773

005047773

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова» Министерства здравоохранения Российской Федерации. Научные руководители:

Доктор медицинских наук, профессор Сажин Александр Вячеславович

Доктор медицинских наук, профессор Лисин Сергей Викторович

Официальные оппоненты:

Доктор медицинских наук, профессор Егиев Валерий Николаевич

ГБОУ ВПО Российский университет дружбы народов, заведующий кафедрой хирургии и онкологии факультета повышения квалификации медицинских работников Доктор медицинских наук, профессор Золкин Владимир Николаевич

ГБОУ ВПО Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова Министерства здравоохранения Российской Федерации, профессор кафедры хирургических болезней №1 педиатрического факультета Ведущая организация:

Федеральное Государственное учреждение «Институт хирургии им. A.B. Вишневского» Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи. Защита состоится w/Jr. часов на заседании диссертационного

совета Д 208.072.03 на базе ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России по адресу: 117997, Москва, ул. Островитянова, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РНИМУ им. Н.И. Пирогова по адресу: 117997, г. Москва, ул. Островитянова, д. 1. Автореферат разослан

Ученый секретарь Диссертационного совета доктор медицинских наук,

профессор Цициашвили М.Ш.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Внедрение в клиническую практику электрокардиостимуляции позволило перевести лечение нарушений сердечного ритма на качественно новый уровень, увеличить продолжительность и улучшить качество жизни пациентов (Бокерия JLA., 2003; Бредикис Ю.Ю., 1983; Бураковский В.И., 1986). В то же время, наличие у пациента антиаритмического устройства накладывает на него ряд ограничений, одно из которых связано с воздействием электромагнитных полей. Пациентам с электрокардиостимуляторами (ЭКС) часто отказывают в выполнении ряда диагностических (МРТ, капсульная эндоскопия) и лечебных (операции с использованием монополярной коагуляции) процедур. Среди возможных осложнений рассматривается температурное повреждение сердца в зоне дистального полюса электродов ЭКС (Erdogan О. et al., 2002; Wesley Т. et al., 1998; Salukhe T.V. et al., 2004; Snow J.S. et al., 1995; Levine P.A. et al., 1986). Проведенные эксперименты установили такую принципиальную возможность (Hayes D.L. et al., 2000; Chauvin M. et al., 1992; Levine PA. et al., 1986). Повреждение сердечной ткани в зоне электродов ЭКС представляет потенциальную угрозу жизни пациентов из-за неэффективной стимуляции, вследствие нарушения электрической проводимости поврежденных

тканей. При этом, клиническая значимость данного эффекта не изучена, экспериментальные исследования не позволяют в полной мере оценить его количественно. Ряд авторов утверждает о безопасности применения монополярной электрокоагуляции (МЭК) даже в непосредственной близости от кардиостимулятора, подчеркивая преимущества ее использования в плане эффективности гемостаза (Rozner М., 2004; Тягунов А.Е. и др. 2010, 2011). Выполнение многих хирургических операций, невозможно или резко осложняется без применения МЭК. Отсутствие в литературе доказательной клинической и экспериментальной базы данных о таких нарушениях,

неопределенность интраоперационных осложнений у пациентов с ЭКС во время хирургических операций с использованием МЭК явилось основанием к выполнению данной работы.

Цель работы

Улучшение результатов хирургического лечения пациентов с электрокардиостимуляторами путем обеспечения безопасности оперативных вмешательств с использованием монополярной электрокоагуляции.

Задачи исследования

1. Провести математическое моделирование электрокоагуляционного воздействия на ткань миокарда в зоне дисталыюго полюса электродов электрокардиостимулятора.

2. Установить принципиальную возможность нагрева периэлектродных тканей в зоне эндокардиальных электродов электрокардиостимулятора токами монополярного электрокоагулятора и оценить факторы, влияющие на величину температурного эффекта на стендовой модели.

3. Оценить факторы риска температурного повреждения периэлектродных тканей в эксперименте на трупах.

4. Разработать безопасную методику монополярной электрокоагуляции у пациентов с электрокардиостимуляторами.

5. Оценить клинический эффект безопасной методики монополярной электрокоагуляции на ткань сердца в зоне эндокардиальных электродов электрокардиостимулятора.

6. Оценить клиническое значение безопасной методики монополярной электрокоагуляции на основании морфологического исследования миокарда трупов пациентов с ЭКС, перенесших общехирургические операции с применением электрокоагуляции.

Научная новизна исследования

Впервые в условиях математического моделирования, в эксперименте на стендовой модели и трупах оценено воздействие МЭК па ткань сердца в зоне имплантации электродов ЭКС. Выявлены режимы МЭК и места ее приложения, вызывающие нежелательный нагрев периэлектродных тканей. Разработаны меры профилактики термического повреждения ткани сердца у пациентов с ЭКС во время хирургических операций с использованием МЭК.

Практическая значимость

Разработана безопасная методика оперативных вмешательств с использованием МЭК у пациентов с ЭКС. Установлены режимы и методы МЭК, представляющие опасность в плане периэлектродного нагрева тканей. Разработано и сконструировано устройство, позволяющее атравматично выделять внесосудистые фрагменты электродов из сращений с использованием МЭК. Патент Российской Федерации № 2463976 от 24.05.2012 г.

Основные положения, выносимые на защиту

1. При использовании МЭК у пациентов с ЭКС в зоне дистального полюса эндокардиальных электродов наблюдается нагрев периэлектродных тканей.

2. Величина нагрева периэлектродных тканей зависит от положения электродов электрокоагулятора (ЭК), пропорциональна длительности и мощности воздействия.

3. При ориентации пассивного электрода в безопасную позицию, ограничении длительности и мощности электрохирургического воздействия, нагрев периэлектродных тканей не имеет клинического значения.

Внедрение в практику

Метод оперативного лечения пациентов с ЭКС с использованием МЭК внедрен в практику 4-го, 6-го хирургических, 28-го кардиохирургического, гинекологического, эндоскопического отделений городской клинической больницы №4 г. Москвы, 16-го отделения сосудистой хирургии и хирургического лечения больных с нарушением сердечного ритма ГКБ№ 81.

Апробация работы

Основные результаты работы доложены и обсуждены на X международном славянском Конгрессе по электростимуляции и клинической электрофизиологии сердца «Кардиостим», Санкт-Петербург (2012), XII Всероссийской конференции по электростимуляции и клинической электрофизиологии сердца, Санкт-Петербург (2012), на VI Всероссийском съезде аритмологов, Москва (2011).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, 3 из них в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 118 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, 3 глав собственно исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы. Работа иллюстрирована 27 рисунками и 19 таблицами. Указатель литературы включает 207 источников, из них 61 русскоязычный автор, 146 -иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Работа выполнена на кафедре общей хирургии педиатрического факультета РНИМУ на базе городской клинической больницы №4 Департамента здравоохранения г. Москвы.

Для достижения поставленных целей нами был разработан дизайн исследования, включающий пять этапов:

1) Математическое моделирование;

2) Стендовый эксперимент;

3) Эксперимент на трупах;

4) Клиническая оценка безопасности МЭК при операциях у пациентов с ЭКС;

5) Морфологическая оценка состояния миокарда трупов пациентов с ЭКС, умерших после операций с использованием МЭК.

Математическое моделирование выполнено совместно с Томским Государственным Университетом систем управления и радиоэлектроники. В расчетах руководствовались следующими теоретическими данными. При работе электрохирургического оборудования тело пациента является проводником электрического тока от активного электрода электрокоагулятора к пассивному. Характеристики протекающего электрического поля в теле пациента зависят от выходных параметров электрокоагулятора и свойств тканей, в которых распространяется электрический ток. Зная параметры работы электрокоагулятора, электрические характеристики ЭКС, дистального полюса электрода ЭКС и тканей, с которыми он контактирует, можно рассчитать уровень нагрева миокарда в зоне контакта дистального полюса электрода ЭКС. Анализ технических характеристик коагуляторов, используемых в работе, выявил возможность прохождения в организме человека токов силой 1-2 А. В расчеты принимались следующие величины: среднее удельное сопротивление тела человека 3,2 Ом*м, площадь сечения - 0,06 м2. С такими параметрами эффективное значение напряжения электрического поля ди в области системы стимуляции составит около 8 В (1А*3,2 Ом/м *0,15 м/0,06 м2), а напряженность электрического поля 53,3 Ом/м. Термический эффект в миокарде возникает на границе сред электрод-эндокард и обусловлен разницей (градиентом) напряжений электрического поля между корпусом

ЭКС и дистальным полюсом электрода. При ориентации линий электрического поля ЭК параллельно оси ЭКС-электрод и приближении активного электрода коагулятора к системе стимуляции указанный градиент многократно возрастает. Отдельно рассматриваются эффекты емкостной связи корпуса ЭКС и дистального полюса эндокардиального электрода. Корпус ЭКС связан с электродом по высокой частоте. При большой входной емкости на рабочей частоте ЭК электрод «замыкается» на корпус ЭКС, т.е. электрод имеет потенциал корпуса ЭКС. Это означает, что из зоны, окружающей электрод с потенциалом Шл, возникает ток в направлении электрода, находящегося под потенциалом корпуса ЭКС Шкс. Электрод ЭКС фактически находится под потенциалом Шкс от воздействия высокочастотного тока ЭК, а среда, в которой расположен электрод, находится под потенциалом Шл. Разница потенциалов Ди вызывает протекание высокочастотного тока между дистальным полюсом электрода и окружающей его средой, вызывая нагрев тканей миокарда в области, прилегающей к ней. При расстоянии между дистальным полюсом электрода и корпусом ЭКС, равном 100-150 мм, расчетное эффективное значение напряжения электрического поля Ди= Шкс - Шл составит 5 — 8 В.

Для определения глубины повреждения выполнен вычислительный эксперимент, в ходе которого проведено имитационное моделирование термодинамического процесса вокруг дистального полюса эндокардиального электрода с помощью математической модели, описывающей процесс резистивного нагрева миокарда токами высокой частоты по рассчитанной методике.

Непосредственно для моделирования и визуализации промежуточных и конечных результатов использована программа в среде МаЛсас!, формулы для расчета из которой представляют собой уравнения Лапласа и уравнения теплопроводности в осесимметричной системе координат и в диссертации не приводятся. Область необратимого повреждения миокарда определена по изотерме в 50°С, функциональных нарушений - 45°С.

После проведения математических расчетов были получены следующие данные. От теоретически рассчитанной напряженности электрического поля (53,3 Ом/м), измеренное отличалось незначительно -60,0 Ом/м. ЭКС имеет низкое входное сопротивление на частоте работы ЭК -500 кГц. В ходе вычислительного эксперимента установлена возможность повреждения сердечной ткани, размер которого зависел от напряжения и времени воздействия (таблица 1).

Таблица 1

Результаты вычислительного моделирования температурного эффекта.

№ Диаметр Сопротивление Напряжение Время Температура Глубина

электрода, электрод-ткань, на электроде, воздействия, на электроде, повреждения

мм Ом В с °С по изотерме,

мм

45'С 50°С

1 1,4 210,7 8 1 40,9 -

3 43,8 - -

10 47,5 0,5 -

2 2,0 127,5 8 1 40,5

3 43,8 -

10 48,6 0,7 -

3 2,6 87,5 8 1 40,2

3 43,5 - -

10 49,0 0,9 -

4 1,0 344,4 20 1 60,5 0,6 0,4

3 74,9 1,1 0,8

10 90,9 1,9 1,4

5 1,4 210,7 20 1 61,1 0,8 0,6

3 79,3 1,5 1,2

10 99,8 2,4 1,9

6 2,0 127,5 20 1 59,2 0,9 0,6

3 79,4 1,8 1,5

10 100,0 2,9 2,4

7 2,6 87,5 20 1 57.1 0,8 0,7

3 77,9 1,6 1,3

10 100 2,7 2,3

8 3,0 70,7 20 1 56.1 0,7 0,5

3 77,1 1,3 1,1

10 100 2,3 2,1

Математическое моделирование эксперимента позволило сделать несколько предварительных выводов:

1) Нагрев периэлектродных тканей в зоне дисталыюго полюса электрода ЭКС возможен, и может быть смоделирован экспериментально.

2) Наибольший нагрев возникает когда силовые линии электрического тока ЭК направлены параллельно оси электрод-корпус ЭКС, когда формируется максимально возможный градиент электрического поля между около электродной зоной и корпусом ЭКС. Такое взаимное расположение системы стимуляции и электродов ЭК нами обозначено как «опасное».

Стендовый эксперимент проведен в растворе электролита с погруженными в него электродами электрокоагулятора и системой стимуляции. Дистальный полюс электрода ЭКС установлен в миокард быка. Замеры степени нагрева периэлектродных тканей проводились имплантированными в область дисталыюго полюса электрода ЭКС термопарами с высокой температурной чувствительностью (разрешающей способностью 0,1° с), подключаемые к цифровому термометру с высокой скоростью измерений (2,5 в секунду) и низкой погрешностью измерений (0,3° с). Проводились замеры температуры периэлектродных тканей в зоне дистального полюса электрода ЭКС при использовании электрокоагулятора в различных режимах, уровнях мощности, на различном расстоянии активного электрода электрокоагулятора от дистального полюса электрода ЭКС и при изменении из взаимного расположения. Исследованы два электрокоагулятора и пять систем стимуляции. Выявлены режимы электрокоагуляционного воздействия, а также варианты взаимного расположения электродов электрокоагулятора по отношению к электродам ЭКС приводящие к достоверному нагреву дистального полюса электрода ЭКС. Выявлены различия в нагреве периэлектродных тканей при сравнении разных систем стимуляции и электрокоагуляторов, а также различных режимах, длительности и мощности электрохирургического воздействия. Результаты стендовых экспериментов представлены в таблице 2.

При оценке зависимости температурного эффекта от модели ЭКС при опасном положении пассивного электрода были установлены существенные отличия как качественного, так и количественного характера (таблица 3).

При изменении положения пассивного электрода, исключающего прохождение силовых линий электрокоагулятора через электроды ЭКС и параллельно им, при использовании обоих электрокоагуляторов на максимальных уровнях мощности во всех трех режимах, клинически значимого нагрева электродов ЭКС не наблюдали. Однако, при уменьшении расстояния между активным электродом и дистальным полюсом эндокардиального электрода до 2 см получен нагрев электрода ЭКС при 5 и 10 секундном воздействии соответственно на 0,6 и 1,1° С. Такие результаты можно связать с особенностями распространения силовых линий тока у полюсов источника тока. Стендовые испытания установили принципиальную возможность и условия для нагрева периэлектродных тканей в зоне дистального полюса электродов ЭКС.

Следующим этапом проведены исследования на трупах. На трех трупах было оценено воздействие электрокоагуляторов двух производителей на систему стимуляции отечественного и зарубежного производства. Нами проводилась миокардиальная установка электродов ЭКС после осуществления доступа к сердцу в левом подреберье. Непрерывно оценивали сопротивление электрода. Проводили МЭК в различных режимах с возрастающей мощностью на различном удалении от ЭКС. В экспериментах на трупах наблюдали три варианта температурной реакции в зоне дистального полюса электрода ЭКС: отсутствие нагрева, незначительный нагрев периэлектродных тканей - менее чем на 2° С, и значительный нагрев периэлектродных тканей — более чем на 2°С.

Таблица 2.

Динамика температуры периэлектродных тканей при использовании электрокоагуляторов ERBE Vio 300D и Valleylab в опасных режимах расположения пассивного электрода в ходе испытаний, моделирующих операции на органах брюшной полости.

Длительность ЭК воздействия Коагулятор ERBE Vio 300D Valleylab Force EZ-8C

Режим High cut Forced coag Cut Coag Spray

Мощность, Вт /эффект*** 180/4 50/4 120/2 50/2 200 50 120 50 120 50

1 с Температура, °С (время остывания до исходной температуры, сек) 25,5 (3) 23,3 25(4) 25,4 23,7 24,3 24,1 24,4 24,6 24,3

2с 25,3 (3) 23,4 26,2 (4) 27,1 24,2 24,3 24,9 24,5 24,8 24,5

Зс 26,7 (3) 23,6 27,6 (6) 26,5 24,1 24,2 24,7 24,6 25,3 24,7

5с 26,8 (7) 24,1 27,6 (7) 28,2 24,1 24,4 25 24,6 25,3 24,8

Юс 29,8 (20) 23,9 27,7 (8) 29,2 24,3 24,2 26,2 24,7 26,8 25,2

Исходная температура 23,4 23,4 23,9 23,1 23,8 24,2 24,2 24,1 24 23,9

* Представлены данные по ЭКС ESPRIT SR с электродом Sorin.

** В скобках - время остывания до исходной температуры.

*** Эффект в коагуляторах фирмы ERBE реализует механизм обратной связи посредством оценки сопротивления коагулируемых тканей, уменьшение эффекта снижает максимальное напряжение электрического воздействия

Таблица 3.

Данные измерения температуры различных моделей ЭКС и электродов при использовании электрокоагулятора Уа11еу1аЬ в опасных режимах расположения пассивного электрода при испытаниях, моделирующих операции вне зоны ЭКС.

Нагрев электрода, С

Время ЭК коагулятор Уа11еу1аЬ

воздействия Ой Coag Spray

300 50 120 50 120 50

0,5х О1 0,6' 0,2' 0,7х 0х

0,22 о,з2 0,72 од2 2,02 0,52

I с 0,63 0,43 0,83 О3 0,83 о,з3

0,64 О4 0,24 О4 0,54 О4

1,5' 0,3х м1 0,4' 1,2х одх

0,72 0,9г 1,52 0,32 3,22 0,62

1,23 0,73 1Д3 0,23 1,83 0,73

1,04 0,44 0,84 од4 0,94 0,24

2,4' 0,3х 1,3х 0,6' 2,2х 0,3х

1,82 1Д2 2,02 0,62 3,72 1,22

э с 2,03 1,03 1,43 0,43 1,93 2,03

1,44 0,54 1,44 0,34 2,04 0,44

2,8* 0,3х 1,9х 0,6х 3,0' 0,3х

1,12 1Д2 2,02 0,22 3,72 1,42

э с . 1,93 1,13 1,73 0,93 З,63 1,63

2,04 0,54 1,84 0,34 2,34 0,74

2,9* 0,5' здх 0,7х 3,3х 0,7х

2,32 2,02 2,02 0,82 5,52 1,72

ш с З,53 1,83 5,53 0,93 5Д3 1,73

2,б4 0,54 зд4 оз4 3,44 1,34

231 23,5х 23,4' 23,6' 23,2х 23,8х

23,82 23,6г 24J 23,82 23,92 23,92

23,73 24а3 24,23 24ß3 243 24ß3

23,94 24,34 24,54 24,5" 24,34 24,34

ЭКС ESPRIT ЭКС 552 ЭКС 511 ЭКС ESPRIT

Электрод ПЭЭД2 Электрод ПЭПУ3 SR Электрод ПЭЭК4

Экспериментально было установлено, что электрохирургическое воздействие во всех режимах и на уровнях мощности вплоть до

максимальной, даже при воздействии вблизи корпуса ЭКС не приводит к нагреву периэлектродных тканей и изменению сопротивления системы при условии правильного положения пассивного электрода и хорошем его контакте. Касание коагулятором неповрежденной изоляции электрода также не приводит к нагреву дистального полюса электрода, а нагрев периэлектродных тканей — не приводит к повреждению его изоляции. Подтверждены данные стендовых испытаний: на нагрев эндокардиальных электродов влияет положение пассивного электрода по отношению к системе стимуляции и качество его прилегания к телу. Так, при неполном прилегании пластины пассивного электрода и таком её положении, при котором линии тока электрокоагулятора проходят через электрод ЭКС и параллельные его оси, наблюдали нагрев дистального полюса электрода до 2,0° с. Такой уровень нагрева отнесен к незначительному. Значительный нагрев периэлектродных тканей возможен при касании коагулятором корпуса ЭКС и касании металлической части отсоединенного электрода, либо участка с поврежденной изоляцией. Касание продолжительностью в 1 секунду приводит к нагреву периэлектродных тканей более, чем на 30°С с последующим медленным — за 30 секунд, остыванием до исходной температуры. При более длительном воздействии температура периэлектродных тканей повышается на 60°С и более с остыванием до исходной за 60 секунд и более. При таком нагреве периэлектродных тканей выявлено значительное — более чем на 50% повышение сопротивления электрода. Такое изменение сопротивления электрода расценивалось нами как клинически значимое, и учитывалось в клинической части работы. Результаты исследований на трупах представлены в таблице 4.

Данные экспериментов, проведенных на трупах

Таблица 4 (начало)

эффект Режим ЭК Коагулятор ЭКС Электрод Расстоян. Взаимное пол о женке электродов ЭК At преде At желуд Сопротивлен. Время воздейств, сек Время остыв.

Значительный коагуляция 60 Вт Valleylab Medtronic Sensia Medtronic 0 см касание корпуса 22,6 410 (исх353) 1

45,2 405 2

коагуляция 60 Вт Valley lab Medtronic Sensia Medtronic 0 см касание металл жилы 34,5 292 1

45 323 2 Более минуты

коагуляция 60 Вт Berchtold Medtronic Sensia Medtronic 0 см касание корпуса 3 3 513-574 1 Более 40 сек

5,6 3,8 3 Более минуты

спрей-коагуляния 60 Вт Berchtold Medtronic Sensia Medtronic 0 см касание корпуса 5 1,7 574-621 3 Более минуты

коагуляция 60 Вт Bcrchtold ЭКС 552C ПЭЭД 0 см касание корпуса 45,5 680 3 30 секунд

резание 60 Вт Berchtold ЭКС 552C ПЭЭД 0 см касание корпуса 35,3 680 2 20 секунд

резание 60 Вт Berchtold ЭКС 552C ПЭЭД 0 см касание металл жилы 78,9 возр680-1100 3 Более 10 секунд

Незначительный коагуляция 200 Вт VaJIeylab Medtronic Sensia Medtronic 25,15, 5, 2 Плохой контакт пассивного элеетрода 0,8 0,4 не изм 3 2

1 0,6 Не изм 5 1

коагуляция 200 Вт Berchtold Medtronic Sensia Medtronic 5 см Пластина под пр плечом 1 1,4 513-468-517 10

коагуляция ! 60 Вт Berchtold Medtronic Sensia Medtronic 20 Касание изоляции эл 1,6 513(513) 15

Данные экспериментов, проведенных на трупах

Таблица 4 (продолжение)

Отсутствие резание/коагуляция/спрей 50-200 Вт Valleylab Medtronic Sensia Medtronic 25,15, 5, 2 Безопасное 0 не изм 1,3,5,10,30

резание/кошу ляция/спрей 50-200 Вт Vallcylab Medtronic Sensia Medtronic 25,15, 5, 2 Перемещение пассивного электрода 0 не изм 1,3,5,10,30

резание/коагуляция/спрей 200 Вт Berchtold Medtronic Sensia Medtronic 25,15, 5, 2 Плохой контакт пассивного электрода 0 не изм 1,3,5,10,30

резапие/коагуляция/спрей 60-100 Вт Berchtold ЭКС 552C ПЭЭД 2 см 0 600-650-700-790-680 1,3,5,10,30

коагуляция 90 Вт Berchtold ЭКС 552C ПЭЭД касание изол электрода 0 не изм 1

0 не изм 3

Полученные в эксперименте данные о безопасном положении пассивного электрода и режимах МЭК воздействия учитывались нами при проведении клинической части работы.

На кафедре общей хирургии педиатрического факультета ГБОУ ВПО РНИМУ, совместно 28 кардиохирургическим отделением ГКБ №4, 53 пациентам с ранее имплантированными ЭКС выполнено 54 оперативных вмешательства, из которых 70% были плановыми, 30% - экстренными. Более 60% плановых оперативных вмешательств составили операции в зоне имплантации ЭКС по поводу гнойных процессов в ложе ЭКС. Распределение больных по видам оперативных вмешательств представлено в таблице 5.

Таблица 5

Характер выполненных оперативных вмешательств

Вид операции Количество больных Всего

Плановые Экстренные Кол-во %

Некрсеквестрэктомия в ложе ЭКС 23 - 23 42,6

Лапаротомия, иссечение 1 1 1,8

опухоли желудка

Гистерэктомия 1 - 1 1,8

Операции на магистральных сосудах 2 3 5 9,3

ЭРХПГ, ЭПСТ, литоэкстракция - 5 5 9,3

Ампутация бедра 2 2 3,7

Грыжесечение с пластикой 6 2 8 14,8

Лапароскопическая холецистэктомия 4 - 4 7,4

Лапароскопическая 1 1 1,9

апп епдэктомия

Резекция тонкой кишки - 1 1 1,9

Операция Гартмана - 1 1 1,9

Илеотрансверзоанастомоз - 1 1 1,9

Гастрэктомия 1 1 1,9

Всего 38 16 54 100

Нами было разработано, сконструировано и апробировано на трупах устройство, позволяющее безопасно выделять электрод из рубцовых тканей с использованием монополярной коагуляции (Рис. 1). На устройство получен патент Российской Федерации № 2463976 от 24.05.2012 г.

Рисунок 1. Устройство для рассечения рубцовых тканей вокруг внесосудистого фрагмента электрода электрокардиостимулятора. Цифрами обозначены: 1-корпус устройства, 2,7-направление движения, 3-коннекторная часть ЭК, 4-ЭК, 5,8,10-желобоватый элемент по диаметру электрода, 6-электрод ЭКС, 9-стунный электрод-нож, 11-скошенная часть элемента, 12-заостренная кромка элемента.

Выполнено 10 (18%) эндоскопических оперативных вмешательств. Под местной анестезией выполнено 16 (30%) операций, под наркозом - 18 (33%), и еще 20 (37%) - под местной анестезией с внутривенным потенцированием. Пациенты высокого и крайне высокого операционно-анестезиологического риска составили 18 (33%) наблюдений.

При операциях в зоне ЭКС пассивный электрод располагали под левой лопаткой, при операциях на органах брюшной полости и сосудах нижних конечностей - под левой или правой ягодицей. Мощность коагуляции в большинстве случаев не превышала 60 Вт. Длительность однократного электрохирургического воздействия была ограничена гремя секундами.

з

2

6

Интраоперационно б 10 случаях проводилась регистрация ЭКГ защищенным от электромагнитных помех Холтеровским монитором сердечного ритма, который позволяет регистрировать сердечные комплексы непосредственно во время электрохирургического воздействия.

После каждого электрохирургического воздействия оценивался порог стимуляции и сопротивления системы.

Было выявлено, что при электрокоагуляционном воздействии как в зоне ЭКС, так и вне зоны ЭКС при мощности коагулятора 60 Вт, безопасном положении пассивного электрода и длительности импульса не более 3 секунд — значимого изменения порога стимуляции и сопротивления системы (более чем на 50%) ни во время операции, ни в послеоперационном периоде у пациентов обеих групп не было (р = 0,98) (Таблица 6).

Таблица 6

Сравнение параметров стимуляции в до и послеоперационном периоде.

Показатель Область операции Электрод До операции После операции Р

Сопротивление, Ом В зоне ЭКС Предсердный 507 ± 19,7 506 ±20,8 0,98

Желудочковый 580 ±19,04 564 ± 16,4 0,97

Вне зоны ЭКС Предсердный 423,6 ± 16,6 427,6 ± 16,3 0,97

Желудочковый 473,2 ± 13,3 470,8 ± 13,4 0,99

Порог стимуляции, В В зоне ЭКС Желудочковый 1,12 ± 0,11 1,09 ± 0,1 0,96

Вне зоны ЭКС 1,14 ±0,07 1,12 ±0,07 0,98

Длительность послеоперационного периода зависела от предоперацинного состояния пациента, ургентности операции, объема операции, степени компенсации сопутствующей кардиальной патологии. В послеоперационном периоде проводили профилактику тромбоэмболических осложнений и застойной пневмонии.

В послеоперационном периоде на 1, 2 и 3 день после операции 10 пациентам оперированным в плановом порядке, и 8 пациентам,

оперированным в экстренном порядке прослежен уровень кардиотропных ферментов. Значения ферментативной активности ни в одном случае не превышали нормальных показателей.

Десяти пациентам в до- и послеоперационном периоде выполнена трансторакальная ЭхоКГ. Оценивались размеры камер сердца, фракция выброса, показатели локальной и глобальной сократимости. В послеоперационном периоде не выявлено признаков повреждения миокарда в виде изменений локальной сократимости в зоне стояния электродов по сравнению с картиной в дооперационном периоде.

Послеоперационные осложнения ни в одном случае не были связаны с работой ЭКС (Таблица 7).

Таблица 7.

Послеоперационные осложнения.

Пациент № Возраст Диагноз до операции Операция Осложнение Исход

1 73 Эмболия подколенной артерии. Острая артериальная ишемия н/к 2А стадии. Эмболэкгомия из подколенной артерии Ретромбоз Выписан

2 80 Гигантская пахово-мошоночная грыжа Грыжесечение, пластика по Лихтенштейну Серома области п/о рубца Выписан

3 80 Мезентериальный тромбоз Лапаротомия резекция тонкой кишки, анастомоз «бок в бок» Несостоятельность анастомоза, диффузный каловый перитонит Умер

4 87 Атеросклеротическая влажная гангрена н/к Ампутация бедра Нагноение п/о раны Умер

5 75 Ущемленная послеоперационная вентральная грыжа Грыжесечение, пластика сеткой Правосторонняя нижнедолевая пневмония Выписан

6 76 Аневризма поверхностной бедренной артерии слева Пластика поверхностной бедренной артерии Правосторонняя нижнедолевая плевропневмо ния Выписан

В послеоперационном периоде умерло 6 пациентов, оперированных в экстренном порядке, и 1 пациент, оперированный в плановом порядке. Во всех случаях причины смерти не были связаны с работой ЭКС. Послеоперационная летальность представлена в таблице 8.

Всем пациентам, умершим после операций с использованием МЭК, проводили патоморфологическое исследование ткани миокарда в зоне стояния электродов ЭКС. Макро- и микроскопических признаков термического повреждения миокарда в зоне его контакта с дистальным полюсом электрода ЭКС обнаружено не было.

Таблица 8.

Послеоперационная летальность.

Пациент № Возраст Модель ЭКС Диагноз Операция Осложнение Причина смерти

1 69 Identity DR Синдром Лериша, влажная гангрена нижней конечности Ампутация бедра Интоксикация, водно-электролитшле нарушения

2 75 Identity DR Рак желудка Гастрэктомия Раковая интоксикация, дыхательная недостаточность

3 76 ЭКС 552 Мезентериальный тромбоз Лапаротомия, резекция тонкой кишки, анастомоз «бок в бок» Несостоятельность анастомоза, диффузный каловый перитонит Интоксикация, водно-электролитные нарушения

4 87 Байкал Атеросклеротическая влажная гангрена нижней конечности Ампутация бедра Нагноение п/о раны Интоксикация, водно-электролитные нарушения

5 76 Zephyr DR Стснозирующий рак поперечной ободочной кишки. Острая кишечная непроходимость Илеотрансверзо-анастомоз Раковая интоксикация, о.сердечно-сосудистая недостаточность

6 81 ЭКС 530 Рак ректосигмоидного отдела толстой кишки, кишечная непроходимость Операция Гартмана Двухсторонняя нижнедолевая пневмония Интоксикация, кахексия, водно-электролитные нарушения

7 79 ЭКС 552 Мезентериальный тромбоз Лапаротомия, обструктивная резекция тонкой кишки Интоксикация, водно-электролитные нарушения

ВЫВОДЫ

1. При использовании монополярной электрокоагуляции в зоне дисталыюго полюса эндокардиальных электродов ЭКС наблюдается нагрев периэлектродных тканей — по данным математического моделирования, стендовых экспериментов и экспериментов на трупах. Интенсивность нагрева зависит от положения пассивного электрода электрокоагулятора, мощности и продолжительности воздействия.

2. Максимальный нагрев периэлектродных тканей наблюдается при совпадении ориентации вектора силовых линий электрического тока электрокоагулятора с осью электрода ЭКС при условии расположения системы стимуляции между электродами электрокоагулятора. При пересечении этих направляющих под прямым углом или проекции силовых линий на ось электрода ЭКС вне системы стимуляции температурный эффект минимален.

3. Оперативные вмешательства с использованием монополярной электрокоагуляции при правильной ориентации пассивного электрода электрокоагулятора, минимальной мощности и продолжительности воздействия безопасны в аспекте температурного повреждения периэлектродных тканей.

4. При операциях в зоне ЭКС прямой контакт активного электрода ЭК с металлическим проводником электрода ЭКС сопровождается сильным нагревом периэлектродных тканей в зоне дистального полюса электрода и значительным повышением сопротивления электрода, что может сопровождаться повышением порога стимуляции с развитием неэффективной стимуляции. Контакт активного электрода электрокоагулятора с корпусом ЭКС также сопровождается нагревом тканей в зоне дисталыюго полюса электрода.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Пассивный электрод при операциях в зоне ЭКС должен располагаться под плечом на стороне имплантации; на органах брюшной полости и нижних конечностях - под левой или правой ягодицей.

2. Касания коагулятором корпуса ЭКС, коннекторной части отсоединенных электродов следует избегать. При подозрении на нарушении целостности изоляции электрода следует отказаться от коагуляции в его зоне.

3. У больных с ЭКС для профилактики температурного эффекта в зоне дистального полюса эндокардиалыюго электрода целесообразно ограничение мощности электрокоагуляционного воздействия 50 Вт продолжительностью до 3 секунд.

4. При развитии неэффективной стимуляции вследствие нарушения техники безопасности во время хирургических операций у больных с ЭКС первоочередные мероприятия требуют повышения амплитуды и длительности стимулирующего импульса, а при неэффективности — проведение временной ЭКС.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Нечай, Т.В. Особенности общехирургических операций у пациентов с имплантированными антиаритмическими устройствами / А.Е. Тягунов, Е.В. Первова, Т.В. Нечай и др. // Российский медицинский журнал. -2011. -№ 5 -С. 22-28.

2. Нечай, Т.В. Хирургическое лечение гнойных осложнений в зоне электрокардиостимулятора с сохранением системы стимуляции. / A.B. Сажин, А.Е. Тягунов, Т.В. Нечай, М.С. и др. // Хирургия. - 2012. - № 9 -С. 4-9.

3. Нечай, Т.В. Лечение локальных гнойных осложнений в зоне имплантированного электрокардиостимулятора: возможно ли сохранение системы стимуляции? / А.Е. Тягунов, М.В. Мурман, Т.В. Нечай и др. // Вестник аритмологии. - 2011. — № 65 - С. 45-51.

4. Устройство для рассечения рубцовых тканей вокруг внесосудистого фрагмента электрода электрокардиостимулятора: пат. 2463976 Рос. Федерация: МПК А61В17/3209 (2006.01) / Т.В. Нечай; заявитель и патентообладатель Российский национальный исследовательский медицинский универститет. -№ 2011120611; заявл. 24.05.2011; опубл. 20.10.2012.

5. Нечай, Т.В. Лечение гнойных осложнений в зоне электрокардиостимулятора без деимплантации системы стимуляции / А.Е. Тягунов, М.В. Мурман, Т.В. Нечай и др. //«Анналы аритмологии», приложение №2. - С. 125.

6. Нечай, Т.В.Безопасность электрохирургических вмешательств у больных с электрокардиостимулятором. Материалы X международного славянского конгресса по элекростимуляции и клинической электрофизиологии сердца «Кардиостим» / А.Е. Тягунов, Е.В. Первова, Т.В. Нечай и др. // Вестник аритмологии. - 2012. - приложение А -С.50.

7. Нечай, Т.В. Сравнительная оценка методов хирургического лечения локальных гнойных осложнений в зоне электрокардиостимулятора без деимплантации системы стимуляции. Материалы X международного славянского конгресса по элекростимуляции и клинической электрофизиологии сердца «Кардиостим» / А.Е. Тягунов, М.В. Мурман, Т.В. Нечай // Вестник аритмологии, 2012. - приложение А -С.98.

Подписано в печать:

19.11.2012

Заказ № 7835 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www. autoreferat. ru

Актуальность проблемы. Внедрение в клиническую практику электрокардиостимуляции позволило перевести лечение нарушений сердечного ритма на качественно новый уровень, увеличить продолжительность и улучшить качество жизни пациентов [7,8,15,16]. В течение последних десятилетий совершенствуются методики, появляются новые направления электрокардиостимуляции, растет количество больных с имплантированными антиаритмическими устройствами. Однако, в тоже время, наличие у пациента антиаритмического устройства накладывает на него ряд ограничений. Одно из ограничений связано с воздействием электромагнитных полей на область электрокардиостимулятора (ЭКС). Вызывают опасения нежелательные эффекты электромагнитной интерференции (ЭМИ) на электронную схему ЭКС при использовании электрохирургической аппаратуры. Отдельно рассматриваются негативные эффекты электромагнитной интерференции на ткань сердца через электроды ЭКС. Имеются данные, что при определенных условиях электрохирургического воздействия существует угроза нагрева периэлектродных тканей в зоне дистального полюса электрода ЭКС с повреждением кардиомиоцитов в зоне их контакта с электродами, приводящие к потенциально фатальными нарушениями ритма сердца [111,144-145,151-154]. Проведенные эксперименты по электромагнитной интерференции электрохирургических устройств и металлических токопроводящих имплантов установили принципиальную возможность нагрева миокарда в зоне его контакта дистальным полюсом электрода ЭКС [136,144,166]. В то же время, клиническая значимость нагрева периэлектродных тканей не изучена, экспериментальные исследования не позволяют в полной мере оценить его количественно, а ряд авторов утверждает о безопасности применения монополярной электрокоагуляции (МЭК) даже в ложе кардиостимулятора, подчеркивая преимущества и эффективность ее использования в плане эффективности гемостаза [55,56]. Таким образом, вопрос о применении МЭК у пациентов с ЭКС остается открытым. Пациентам с имплантированными ЭКС часто отказывают в выполнении некоторых диагностических и лечебных процедур, связанных с использованием МЭК. Отсутствие в литературе доказательной клинической и экспериментальной базы данных о нарушениях ритма сердца пациентов с ЭКС, связанных с электрохирургическим воздействием, неопределенность интраоперационных осложнений у пациентов с ЭКС во время хирургических операций с использованием МЭК явилось основанием к выполнению данной работы.

Цель работы: Улучшение результатов хирургического лечения пациентов с электрокардиостимуляторами путем обеспечения безопасности оперативных вмешательств с использованием монополярной электрокоагуляции.

Задачи исследования:

1. Провести математическое моделирование электрокоагуляционного воздействия на ткань миокарда в зоне дистального полюса электродов электр окардио стимулятора.

2. Установить принципиальную возможность нагрева периэлектродных тканей в зоне эндокардиальных электродов электрокардиостимулятора токами монополярного электрокоагулятора и оценить факторы, влияющие на величину температурного эффекта на стендовой модели.

3. Оценить факторы риска температурного повреждения периэлектродных тканей в эксперименте на трупах.

4. Разработать безопасную методику монополярной электрокоагуляции у пациентов с электрокардиостимуляторами.

5. Оценить клинический эффект безопасной методики монополярной электрокоагуляции на ткань сердца в зоне эндокардиальных электродов электрокардиостимулятора.

6. Оценить клиническое значение безопасной методики монополярной электрокоагуляции на основании морфологического исследования миокарда трупов пациентов с ЭКС, перенесших общехирургические операции с применением электрокоагуляции.

Научная новизна исследования: впервые на стендовой модели и трупах оценено воздействие МЭК на ткани в зоне электродов ЭКС в эксперименте. Выявлены режимы МЭК и места ее приложения, вызывающие нежелательный нагрев периэлектродных тканей. Разработаны меры профилактики термического повреждения ткани сердца у пациентов с ЭКС во время хирургических операций с использованием МЭК. Разработано и сконструировано устройство, позволяющее атравматично выделять внесосудистые фрагменты электродов из сращений с использованием МЭК. Получено свидетельство о приоритете, положительное решение о выдаче патента.

Практическая значимость: разработана безопасная методика оперативных вмешательств с использованием МЭК у пациентов с ЭКС. Установлены режимы и методы МЭК, представляющие опасность в плане периэлектродного нагрева тканей. Разработано устройство для атравматического выделения электродов ЭКС из сращений.

Введение в практику: метод оперативного лечения пациентов с ЭКС с использованием МЭК внедрен в практику 4-го,6-го хирургических, 28-го кардиохирургического, гинекологического, эндоскопического отделений городской клинической больницы №4 города Москвы, 16-го отделения сосудистой хирургии и хирургического лечения больных с нарушением сердечного ритма ГКБ № 81.

Структура и объем диссертации: диссертация изложена на 118 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, 3 глав собственно исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы. Работа иллюстрирована 28 рисунками и 19 таблицами. Указатель литературы включает 207 источников, из них 61 русскоязычный автор, 146 -иностранных.

ВЫВОДЫ

При использовании монополярной электрокоагуляции в зоне дистального полюса эндокардиальных электродов ЭКС наблюдается нагрев периэлектродных тканей - по данным математического моделирования, стендовых экспериментов и экспериментов на трупах. Интенсивность нагрева зависит от положения пассивного электрода электрокоагулятора, мощности и продолжительности воздействия.

Максимальный нагрев периэлектродных тканей наблюдается при совпадении ориентаций вектора силовых линий электрического тока электрокоагулятора с осью электрода ЭКС при условии расположения системы стимуляции между электродами электрокоагулятора. При пересечении этих направляющих под прямым углом или проекции силовых линий на ось электрода ЭКС вне системы стимуляции температурный эффект минимален.

Оперативные вмешательства с использованием монополярной электрокоагуляции при правильной ориентации пассивного электрода электрокоагулятора, минимальной мощности и продолжительности воздействия безопасны в аспекте температурного повреждения периэлектродных тканей.

При операциях в зоне ЭКС прямой контакт активного электрода ЭК с металлическим проводником электрода ЭКС сопровождается сильным нагревом периэлектродных тканей в зоне дистального полюса электрода и значительным повышением сопротивления электрода, что может сопровождаться повышением порога стимуляции с развитием неэффективной стимуляции. Контакт активного электрода электрокоагулятора с корпусом ЭКС также сопровождается нагревом тканей в зоне дистального полюса электрода.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Пассивный электрод при операциях в зоне ЭКС должен располагаться под плечом на стороне имплантации; на органах брюшной полости и нижних конечностях — под левой или правой ягодицей.

Касания коагулятором корпуса ЭКС, коннекторной части отсоединенных электродов следует избегать. При подозрении на нарушении целостности изоляции электрода следует отказаться от коагуляции в его зоне. У больных с ЭКС для профилактики температурного эффекта в зоне дистального полюса эндокардиального электрода целесообразно ограничение мощности электрокоагуляционного воздействия 50 Вт продолжительностью до 3 секунд.

При развитии неэффективной стимуляции вследствие нарушения техники безопасности во время хирургических операций у больных с ЭКС первоочередные мероприятия требуют повышения амплитуды и длительности стимулирующего импульса, а при неэффективности -проведение временной ЭКС.