Nyckelpunkter
En bättre förståelse för den grundläggande designteorin för cautery – användningen av ett hett instrument för att förstöra vävnad – hjälper dig att utföra elektrokirurgi på ett säkrare sätt. Forskaren William Bovie uppfann inte cautery, som går tillbaka till egyptierna 3 000 f.Kr. Men han och neurokirurgen Harvey Cushing utvecklade en elektrokauterienhet som lätt kunde användas i operationssalen och som på ett tillförlitligt sätt kunde skära igenom och koagulera vävnad.
Kauterier har kommit långt när det gäller prestanda och tillförlitlighet sedan Bovies apparat introducerades 1920 och användes för att avlägsna en hjärntumör 1926, men den grundläggande konstruktionsteorin är oförändrad. Hur fungerar dessa enheter, som vi tar för givet, egentligen? Vad skiljer en unipolär eller bipolär ”Bovie”, en laser, en Harmonic Scalpel (Ethicon Endo-Surgery, Inc., Cincinnati, Ohio) och LigaSure (ValleyLab, Boulder, Colo.) åt? För att besvara dessa frågor börjar vi med lite information om mänsklig cellfysiologi och om elektricitet.
Värma upp saker
När man värmer en cell över dess normala fysiologiska temperaturintervall börjar förändringar ske. Hur du värmer en cell avgör vilken termisk effekt du kommer att producera. Vanligtvis kommer uppvärmning av en cell upp till 45 °C inte att orsaka permanenta skador eller förhindra cellfunktionen. Vid den punkten kan cellerna återhämta sig. Över den temperaturen uppstår permanenta skador. Mellan 45°C och 60°C denatureras cellproteiner och cellerna dör.
Om man långsamt fortsätter att värma en cell till 90°C kommer det intracellulära vattnet långsamt att förångas, vilket gör att cellen uttorkas. När en cell värms upp till 100 °C förvandlas det intracellulära vattnet till vattenånga, vilket expanderar cellen och sätter ett alltför stort tryck på cellmembranet. När expansionen är snabb kan cellen inte avleda de ökade krafterna och den spricker. Detta är grundprincipen bakom alla kauterier
Överföring av energi från elektricitet
Nyare kauterier producerar värme genom att överföra energi från elektricitet, enligt Joules lag:
Energi = strömtäthet* (i kvadrat) X motstånd X tid
(*Strömtäthet definieras som strömmen dividerad med tvärsnittsytan.)
Användning av Joule’s lag på våra kauterienheter resulterar i fyra huvudvariabler som är relaterade till prestanda:1. Mängden energi som levereras till vävnaden,
2. Den tid som energin levereras,
3. Området över vilket energin levereras, och
4. Sammansättningen av den vävnad som värms upp/termisk spridning.
Tre kriterier för att bedöma en apparat
Det är intuitivt att man kan få en större vävnadseffekt med hjälp av mest energi som levereras till ett så litet område som möjligt. Den tid under vilken energin levereras är också viktig. En defibrillator kan leverera 400 joule energi till en patient på en bråkdel av en sekund. En 500 W-laser som är påslagen under en nanosekund kan bränna ett hål genom en vägg. En 500-watts glödlampa som är tänd i 8 sekunder avger samma mängd energi, men på ett mindre dramatiskt sätt. Hur vi överför energin är den avgörande faktorn för vad vi vill uppnå kirurgiskt. Men hur vi överför den kan också skapa negativa bieffekter som vi vill undvika.