KIRURGISK DIATERMI BJ röd: sid 526-530 Lindén & Öberg 409 - 411 BJ vit: sid 260-283 Samt kompendium:Högfrekventa fält kring diatermiutrustning Karl Bodell@ki.se

Rökutveckling vid diatermi

Agenda Vad är diatermi Historik Ellära (repetition) Teori för diatermi Apparatur Säkerhetsaspekter Demonstration

Vad är diatermi? Diatermi kirurgisk teknik där högfrekvent ström leds genom vävnad. grekiska: dia - genom, termo - värme surgical diathermy - eng. term electrosurgery - am. term (ESU=electro surgical unit) (electrocautery använder likström)

Historik Forna Grekland William Gilbert (1540-1609) icke destruktivt: varma bad och sol destruktivt: heta instrument och brännglas William Gilbert (1540-1609) ”elektroterapins fader”

Historik J.A. D’Arsonval 1892 Nikolas Tesla 1890 Riviére 1900 Högfrekvent ström (>10 kHz) genom vävnad utan smärta eller neuromuskulär stimulering. Nikolas Tesla 1890 biologiska effekter av RF-ström i vävnad Riviére 1900 första dokumenterade användningen: tog bort hudförändring på en Paris-musikers hand.

Historik Tidigt 1900-tal gnistgapgenerator för koagulation elektronrörsgenerator för snitt 1970/80-talet halvledarteknik lite ny grundforskning sedan 30-talet

Diatermisk kirurgi http://www.youtube.com/watch?v=9kb0ibKl1jE http://www.youtube.com/watch?v=cw-sbEoG0Eo&feature=related

Ellära Växelström/spänning Frekvens Amplitud Elektromagnetiska fält toppvärde effektivvärde (RMS) Elektromagnetiska fält

Elektro-magnetiska fält Elektriskt fält Elektriska fält uppstår från spänning Mäts i V/m Existerar även då apparaten är avstängd Fältet avtar med avståndet från källan De flesta byggnadsmaterial skyddar mot fältet. Magnetiskt fält Uppstår p.g.a ström Mäts i A/m eller flödestäthet Tesla(T) Existerar endast då strömmen är påslagen. Fältet avtar med avståndet De flesta material skärmar inte av fältet

Ellära Induktans/spole Kapacitans/kondensator motverkar strömförändringar Kapacitans/kondensator motverkar spänningsförändringar lagrar elektrisk laddning leder hf ström

Oscillerande fält Tidsvarierande elektromagnetiska fält indelas i Extremt lågfrekventa fält (ELF): upp till 300Hz t.ex. Elledningar och el.apparater i hemmet Intermediära frekvenser (IF): 300Hz - 10MHz Dataskärmar, säkerhetssystem Radiofrekvens (RF): 10 MHz – 300 GHz Radio, TV, mobiltelefon, mikrovågsugn, …

Kapacitiv koppling Generator ~ +++ - - -

Strömtäthet och effekttäthet Strömtätheten J = s E = = s U a/r2 i r E Effekttätheten Wn ~ 1/r4 J Effekttätheten (W/m3) minskar snabbt med avståndet från elektroden

Det högsta tillåtna värdet för strömtätheten anges som: j = f /100 (mA/cm3); f är frekvensen d.v.s. 27 kHz ger en högsta tillåtna effekttäthet på 270 mA/cm3 För frekvenser upp till 10kHz är nervstimuleringen den begränsande faktorn.

Temperaturökning per sekund adiabatisk uppvärmining DT/h = J2/(s*c * r) DT = temperatur förändring h = tid i sekunder J = strömtätheten (A/m2) c = värmekapaciteten (kJ/kg · K)(för vatten) r = densiteten (kg/m3) s = konduktiviteten (1/(Wm) 270mA/cm3 ger c:a 1,40C/s

Ledningsförmåga hos vävnader • Nerver, muskler och blodådror har hög ledningsförmåga (Ca: 0,1 – 0,7 S/m) • Senor, fettvävnader, brosk och ben har låg ledningsförmåga (c:a 0,01 – 0,05 S/m) Torrhud 10-7 S/m fuktig hud 10-5 S/m

Vävnadsskador Till ca 40 ºC: Ingen cellskada Från ca 40 ºC: Reversibla cellskador, beroende av exponeringstid. Från ca 50 ºC: Irreversibla cellskador, denaturering. Från ca 70 ºC: Blodstillning Från ca 100 ºC: Desickation, dvs ångbildning så att vattnet kokar bort. Från ca 200 ºC: Karbonisering (förkolning), brännskada av IV:e graden.

Energitäthet Upphettning till 440C motsvarar c:a 25J/cm3 Koagulering sker över 650C c:a 100J/cm3 Kokning av cellplasma 220J/cm3 Avdusnstning > 330J/cm3

Kirurgisk diatermi Aktiv elektrod Neutral elektrod Strömtäthet 0,3-5 MHz (>100 kHz) Kapacitivt överförd ström (radiovågor utan elektrisk ledning). Kapacitiv koppling Strömmen tar alltid den väg som har lägst impedans

Aktiv elektrod Tunn aktiv elektrod för skärning Slynga för borttagning av exempelvis polyper.

Princip för kirurgisk diatermi http://www.youtube.com/watch?v=9kb0ibKl1jE

Elektroder Aktiva elektroder knivelektrod kulelektrod bipolär (pincett) diatermislynga resektoskop

Neutralelektroder Minska strömtätheten i vävnaden Placering Stor kontaktyta Elektrod gel Typer metallplatta (stel eller flexibel) plåsterelektroder med/utan gel armbandselektrod (patient eller läkare) etc.

Vävnadsdestruktion Effektbehov Skärning (5 – 400W) Koagulation (30 – 60W) Fulguration Desickation Effektbehov några W - ögonkirurgi upp till 50 W - allmän kirurgi upp till 400 W - urologiska ingrepp (TUR)

Skärström Hög strömtäthet vid aktiv elektrod Ström med konstant amplitud. (hög duty factor) Cellvätskan kokar och förångas, cellmembranet brister och vävnaden destrueras. Strömmen leds via ljusbågar/gnistor till vävnaden. joner i gasen från förångade celler argon

Koagulation Ström med periodiskt varierande amplitud Låg duty cycle Desickation direktkontakt uttorkning vid låg effekt liten vävnadsdestruering Fulguration spraya med gnistor över såret, ej kontakt hög crestfaktor men låg effekt används för att avlägsna ytliga vävnadsstrukturer (ex. vårtor)

Koagulation Monopolär diatermi Bipolär diatermi

Duty cycle Duty cycle anger hur stor del av en 10 minuters period signalen är på En 30% duty cycle skall vila 7 minuter efter 3 minuters påslag.

Duty-factor hög låg Spänning

Crest faktor

Diatermigeneratorer Gnistgapsgenerator Rörgenerator hög crestfaktor hög effekt slitage på gnistgap Rörgenerator kontinuerlig sinusspänning

Diatermigeneratorer Halvledargenerator mindre och billigare mindre slitagekänsliga

Diatermigeneratorer Olika typer av utgångar jordad ”HF-jordad” flytande (vanligast) HF-jordad

Modern apparatur Tissue Response Technology feedback-krets datorstyrd reglering av spänningen under skärning. reagerar på variationer av vävnadsdensitet

Säkerhetsaspekter - faror Brännskador dålig elektrodkontakt ej isolerad patient EKG elektroder kabelplacering apparatfel Neuromuskulär stimulering låga frekvenskomponenter pga varierande vävnadsimpedans

Säkerhetsaspekter - faror Brandrisk gaser och vätskor RF-inteferens påverkan på annan apparatur (pacemaker, livsupphållande utrustning etc) Höga magnetiska/elektriska fält (för personal)

Jordad generator

Bra placering Dålig placering

Säkerhetsaspekter - förebyggande Brännskador noggrannhet vid elektrod-applicering och patientplacering. EKG-elektroder med skyddsimpedans. EJ nålelektroder. lägsta effekt kontroll av skyddskretsar och kablage (placering)

Säkerhetsaspekter - förebyggande RF-inteferens helst bipolärteknik lägst effekt skärmade kablar HF-filter i utgångssteget Neuromuskulär stimulering

PULSED E/M ENERGY DEVICES SUMMARY Keywords: PAP-IMI-300 (USA,EU), DIAPULSE (USA), MAGNATHERM (USA), ZIMMER (EU), CURAPULS 403 (EU), crest factor DEVICE   Num of pulses per sec Frequency Max average Energy/s or average Heat/s out Instant or Peak E/M Power out Active Pulse Time (APT) or Total Pulse Duration/s or Duty Cycle. Compression* =1/APT Parameters within range anticipating to initiate Electroporation PAP-IMI-300 (USA,EU) Canadian, EU Approval Manufacturer's Characterization: High Peak Pulsed E/M Energy 2 -30/s Continuous Fourier Harmonics 0.3 to 250 MHz, Plasma Born by Natural Air. Radar pulsed technology 40- 60 Joules/s or Watts 1,000,000  Watts   APT .0.001% Compression =  100,000  YES  DIAPULSE (USA) FDA approved Manufacture's Characterization: High Peak Pulsed E/M Energy 80 - 600/s    27 MHz fixed by FCC convention. Old radio tube technology 38 Joules/s or Watts  . 975 Watts    APT .0.52 - 3.9%  Compression =  .192.3 - 25.6  NO MAGNATHERM (USA) FDA approved Manufacture's Characterization: Pulsed Diathermy 700 -7000/s 665 Joules/s  or Watts . 1,000 Watts APT =30 - 75%  Compression = 3.33 - 1.33 ZIMMER (EU) FDA approved Manufacture's Characterization: Pulsed Diathermy    27 MHz fixed by FCC convention. Solid state tech. 150 Joules/s  or Watts    . 250 Watts APT . 60%  Compression = 1.66 CURAPULS 403 (EU) Manufacture's Characterization:  Pulsed Short Wave Therapy 26 - 400/s 27 MHz fixed by FCC convention. Solid state tech. 32 Joules/s  or Watts . 200 Watts 1 - 16%  Compression = 100 - 6.25 *Note: Compression also signifies the relaxation time with respect to active time. Exam.:Comp.=100,000 also means that the relaxation time is 100,000 bigger than the active time. The compression ratio also corresponds to the crest factor known for the Electrosurgical Diathermies in the coagulation mode with typical values 5 to 10.

Testa själv!