Sähkö- ja laserkirurgian periaatteet

Sähkökirurgian käyttö hysteroskopiassa juontaa juurensa 1970-luvulle, jolloin munanjohtimien polttoa käytettiin sterilointiin. Hysteroskopiassa korkeataajuinen sähkökirurgia tarjoaa samanaikaisesti hemostaasin ja kudosdissektion. Ensimmäinen raportti sähkökoagulaatiosta hysteroskopiassa ilmestyi vuonna 1976, kun Neuwirth ja Amin käyttivät muunneltua urologista resektoskooppia submukoosisen myomatoosisolmukkeen poistamiseen.

Sähkökirurgian, sähkökauterisaation ja endotermian tärkein ero on korkeataajuisen virran kulku potilaan kehon läpi. Kaksi jälkimmäistä menetelmää perustuvat lämpöenergian kosketussiirtoon kudokseen mistä tahansa lämmitetystä johtimesta tai lämpöyksiköstä; elektronit eivät liiku kudoksen läpi suunnatusti, kuten sähkökirurgiassa.

Sähkökirurgisen vaikutuksen mekanismi kudoksiin

Korkeataajuisen virran kulku kudoksen läpi johtaa lämpöenergian vapautumiseen.

Lämpöä vapautuu sähköpiirin siinä osassa, jolla on pienin halkaisija ja siten suurin virrantiheys. Sama laki pätee kuin hehkulampun sytyttämistä. Ohut volframilanka kuumenee ja vapauttaa valoenergiaa. Sähkökirurgiassa tämä tapahtuu virtapiirin siinä osassa, jolla on pienempi halkaisija ja suurempi vastus, eli kohdassa, jossa kirurgin elektrodi koskettaa kudosta. Lämpöä ei vapaudu potilaan levyalueella, koska sen suuri pinta-ala aiheuttaa hajaantumista ja matalaa energiatiheyttä.

Mitä pienempi elektrodin halkaisija on, sitä nopeammin se lämmittää elektrodin viereisiä kudoksia niiden pienemmän tilavuuden vuoksi. Siksi leikkaaminen on tehokkainta ja vähiten traumaattista neulaelektrodeja käytettäessä.

Kudokseen kohdistuvia sähkökirurgisia vaikutuksia on kahta päätyyppiä: leikkaaminen ja koagulaatio.

Leikkaamiseen ja koagulointiin käytetään erilaisia sähkövirran muotoja. Leikkaustilassa syötetään jatkuvaa vaihtovirtaa matalalla jännitteellä. Leikkausmekanismin yksityiskohdat eivät ole täysin selviä. Todennäköisesti virran vaikutuksesta solun sisällä tapahtuu jatkuvaa ionien liikettä, mikä johtaa lämpötilan jyrkkään nousuun ja solunsisäisen nesteen haihtumiseen. Tapahtuu räjähdys, solun tilavuus kasvaa välittömästi, kalvo rikkoutuu ja kudokset tuhoutuvat. Havaitsemme tämän prosessin leikkaamisena. Vapautuvat kaasut haihduttavat lämpöä, mikä estää syvempien kudoskerrosten ylikuumenemisen. Näin ollen kudokset dissektoidaan pienellä sivuttaislämpenemisellä ja minimaalisella nekroosialueella. Haavan pinnan rupi on merkityksetön. Pinnallisen koagulaation vuoksi hemostaattinen vaikutus tässä tilassa on merkityksetön.

Koagulaatiotilassa käytetään täysin erilaista sähkövirran muotoa. Kyseessä on pulssitettu vaihtovirta, jossa on korkea jännite. Havaitaan sähköisen aktiivisuuden piikki, jota seuraa siniaallon asteittainen vaimeneminen. Sähkökirurginen generaattori (ESG) syöttää jännitettä vain 6 % ajasta. Tänä aikana laite ei tuota energiaa, vaan kudokset jäähtyvät. Kudokset eivät kuumene yhtä nopeasti kuin leikkaamisen aikana. Lyhytaikainen korkea jännitepiikki johtaa kudoksen devaskularisaatioon, mutta ei haihtumiseen, kuten leikkaamisen tapauksessa. Tauon aikana solut kuivuvat. Seuraavan sähköpiikin aikaan kuivien solujen vastus on lisääntynyt, mikä johtaa suurempaan lämmönhukkaantumiseen ja kudoksen syvempään kuivumiseen. Tämä varmistaa minimaalisen dissektion ja maksimaalisen energian tunkeutumisen kudoksen syvyyteen, proteiinin denaturoitumisen ja verihyytymien muodostumisen verisuonissa. ESG siis toteuttaa koagulaatiota ja hemostaasia. Kudoksen kuivuessa sen vastus kasvaa, kunnes virtaus käytännössä pysähtyy. Tämä vaikutus saavutetaan elektrodin suoralla kosketuksella kudoksen kanssa. Vaurioitunut alue on pinta-alaltaan pieni, mutta syvyydeltään merkittävä.

Samanaikaisen leikkauksen ja koagulaation saavuttamiseksi käytetään sekamuotoa. Sekavirtaukset muodostuvat jännitteellä, joka on suurempi kuin leikkaustilassa, mutta pienempi kuin koagulaatiotilassa. Sekamuoto varmistaa viereisten kudosten kuivaamisen (koagulaation) samanaikaisella leikkauksella. Nykyaikaisissa EKG-laitteissa on useita sekamuotoja, joissa molempien vaikutusten suhteet vaihtelevat.

Ainoa muuttuja, joka määrää eri aaltojen toiminnan jakautumisen (toinen aalto leikkaa ja toinen koaguloi kudosta), on tuotetun lämmön määrä. Suuri lämmön vapautuminen nopeasti aiheuttaa leikkaamisen eli kudoksen haihtumisen. Pieni lämmön vapautuminen hitaasti aiheuttaa koagulaation eli kuivumisen.

Bipolaariset järjestelmät toimivat vain koagulaatiotilassa. Elektrodien välinen kudos kuivuu lämpötilan noustessa. Ne käyttävät jatkuvaa matalaa jännitettä.