Kernpunten
Een beter begrip van de basisontwerptheorie van cauterisatie – het gebruik van een heet instrument om weefsel te vernietigen – zal u helpen veiliger elektrochirurgie uit te voeren. De wetenschapper William Bovie is niet de uitvinder van de cauterisatie, die teruggaat tot de Egyptenaren in 3000 voor Christus. Maar hij en neurochirurg Harvey Cushing ontwikkelden wel een elektrocauterisatie-eenheid die gemakkelijk in de operatiekamer kon worden gebruikt en die betrouwbaar weefsel kon doorsnijden en coaguleren.
Cauterisatie heeft een lange weg afgelegd in prestaties en betrouwbaarheid sinds Bovie’s apparaat in 1920 werd geïntroduceerd en in 1926 werd gebruikt om een hersentumor te verwijderen, maar de basisontwerptheorie is ongewijzigd. Hoe werken deze apparaten, die wij als vanzelfsprekend beschouwen, werkelijk? Wat maakt het verschil tussen een unipolaire of bipolaire “Bovie”, een laser, een Harmonic Scalpel (Ethicon Endo-Surgery, Inc., Cincinnati, Ohio), en LigaSure (ValleyLab, Boulder, Colo.)? Om deze vragen te beantwoorden, zullen wij met een weinig informatie over menselijke celfysiologie en over elektriciteit beginnen.
Dingen verhitten
Wanneer je een cel verhit tot boven zijn normale fysiologische temperatuurbereik, beginnen er veranderingen op te treden. Hoe u een cel verwarmt, bepaalt welk thermisch effect u zult veroorzaken. Gewoonlijk zal het verhitten van een cel tot 45°C geen permanente schade veroorzaken of de celfunctie verhinderen. Op dat punt kunnen cellen zich herstellen. Boven die temperatuur treedt wel blijvende schade op. Tussen 45°C en 60°C denatureren celproteïnen en sterven cellen af.
Als je een cel langzaam verder verhit tot 90°C, zal het intracellulaire water langzaam verdampen, waardoor de cel uitdroogt. Wanneer een cel tot 100°C wordt verhit, verandert het intracellulaire water in waterdamp, waardoor de cel uitzet en er een te grote druk op het celmembraan ontstaat. Bij snelle expansie kan de cel de toegenomen krachten niet afvoeren, en scheurt hij. Dat is het basisprincipe achter alle cauterisatie-apparaten
Overdracht van energie uit elektriciteit
Nieuwere cauterisatie-apparaten produceren warmte door energie uit elektriciteit over te dragen, volgens de wet van Joule:
Energie = stroomdichtheid* (in het kwadraat) X weerstand X tijd
(*De stroomdichtheid wordt gedefinieerd als de stroom gedeeld door de doorsnede.)
Toepassing van de wet van Joule op onze cauterisatie-apparaten resulteert in vier belangrijke variabelen met betrekking tot de prestaties:1. De hoeveelheid energie die aan het weefsel wordt afgegeven De hoeveelheid energie die aan het weefsel wordt afgegeven,
2. De hoeveelheid tijd dat de energie wordt afgegeven,
3. Het gebied waarover de energie wordt afgegeven, en
4. De samenstelling van het weefsel dat wordt verwarmd/thermische spreiding.
Drie criteria voor het beoordelen van een apparaat
Het is intuïtief dat je een groter weefseleffect kunt krijgen met de meeste energie die op een zo klein mogelijk oppervlak wordt afgegeven. De hoeveelheid tijd waarin de energie wordt toegediend, is ook belangrijk. Een defibrillator kan in een fractie van een seconde 400 joule energie afgeven aan een patiënt. Een laser van 500 W die gedurende een nanoseconde wordt ingeschakeld, kan een gat in een muur branden. Een gloeilamp van 500 watt die 8 seconden brandt, levert dezelfde hoeveelheid energie, maar op een minder dramatische manier. Hoe we de energie toedienen is de bepalende factor voor wat we chirurgisch willen bereiken. Maar hoe we de energie toedienen kan ook negatieve bijwerkingen hebben die we willen vermijden.