Nøglepunkter
En bedre forståelse af den grundlæggende konstruktionsteori for kauteri – brugen af et varmt instrument til at ødelægge væv – vil hjælpe dig med at udføre elektrokirurgi på en mere sikker måde. Forskeren William Bovie opfandt ikke kauteriet, som går tilbage til egypterne i 3.000 f.Kr. Men han og neurokirurgen Harvey Cushing udviklede en elektrokauterenhed, der nemt kunne bruges på operationsstuen, og som pålideligt kunne skære gennem og koagulere væv.
Cauteriet er kommet langt med hensyn til ydeevne og pålidelighed, siden Bovies apparat blev introduceret i 1920 og brugt til at fjerne en hjernetumor i 1926, men den grundlæggende designteori er uændret. Hvordan fungerer disse enheder, som vi tager for givet, egentlig? Hvad adskiller en unipolær eller bipolær “Bovie”, en laser, en Harmonic Scalpel (Ethicon Endo-Surgery, Inc., Cincinnati, Ohio) og LigaSure (ValleyLab, Boulder, Colo.)? For at besvare disse spørgsmål vil vi starte med lidt information om den menneskelige cellefysiologi og om elektricitet.
Opvarmning af ting
Når man opvarmer en celle over dens normale fysiologiske temperaturområde, begynder der at ske ændringer. Hvordan man opvarmer en celle bestemmer, hvilken termisk effekt man vil frembringe. Normalt vil opvarmning af en celle op til 45 °C ikke forårsage permanent skade eller forhindre cellefunktion. På dette punkt kan cellerne genoprette sig. Over denne temperatur opstår der permanente skader. Mellem 45 °C og 60 °C denatureres celleproteinerne, og cellerne dør.
Hvis man langsomt fortsætter med at opvarme en celle til 90 °C, vil det intracellulære vand langsomt fordampe, hvorved cellen udtørres. Når en celle opvarmes til 100°C, bliver det intracellulære vand til vanddamp, hvilket udvider cellen og lægger et for stort tryk på cellemembranen. Når ekspansionen er hurtig, kan cellen ikke afvikle de øgede kræfter, og den brister. Det er det grundlæggende princip bag alle kauteriseringsapparater
Overførsel af energi fra elektricitet
Nyere kauteriseringsapparater producerer varme ved at overføre energi fra elektricitet i henhold til Joule’s lov:
Energi = strømtæthed* (kvadreret) X modstand X tid
(*Støttetæthed er defineret som strømmen divideret med tværsnitsarealet.)
Anvendelse af Joule’s lov på vores kauterienheder resulterer i fire hovedvariabler relateret til ydeevne:1. Den mængde energi, der leveres til vævet,
2. Den tid, som energien leveres,
3. Det område, som energien leveres over, og
4. Sammensætningen af det væv, der opvarmes/termisk spredning.
Tre kriterier til bedømmelse af et apparat
Det er intuitivt, at man kan få en større vævseffekt ved at bruge den mest energi, der leveres til et så lille område som muligt. Den tid, over hvilken energien leveres, er også vigtig. En defibrillator kan levere 400 joule energi til en patient i løbet af en brøkdel af et sekund. En 500 W-laser, der er tændt i et nanosekund, kan brænde et hul gennem en væg. En 500 W-pære, der er tændt i 8 sekunder, vil afgive den samme mængde energi, men mindre dramatisk. Hvordan vi overfører energien er den afgørende faktor for, hvad vi ønsker at opnå kirurgisk. Men hvordan vi overfører den kan også skabe negative bivirkninger, som vi ønsker at undgå.