Geïntegreerde bipolaire en ultrasone technologie

Voor- en nadelen diverse Elektrochirurgische technieken

Het basisprincipe van elektrochirurgie is het toedienen van warmte door middel van hoogfrequente stroom. Hiermee kan gesneden worden terwijl gelijktijdig kleine en grotere bloedvaten worden gecoaguleerd zodat er hemostase ontstaat.

Dit effect wordt onder andere bereikt door het variëren in de spanning waardoor verschillende temperaturen gebruikt kunnen worden: Coagulatie (verkleving) van het weefsel treedt op bij ± 100 graden Celsius en snijden treedt op bij ± 200 graden Celsius. Hogere temperaturen zijn niet wenselijk aangezien dan carbonisatie (verkoling) van het weefsel optreedt met mogelijk necrose. Gebruik van hoogfrequente stroom leidt niet tot spier of zenuwstimulatie.  De ionenkanalen in de celmembranen reageren namelijk niet meer bij hoge frequenties en geven dus ook geen signaal meer door.

Monopolaire elektrochirurgie
Een veel toegepaste applicatievorm is monopolaire elektrochirurgie. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een patiëntplaat (retourplaat) om een circuit te genereren. De stroom beweegt zich dan door het lichaam heen tussen de actieve elektrode en de patiëntplaat. Monopolaire elektrochirurgie is vooral geschikt voor het chirurgisch snijden door de hoge spanning en gegenereerde temperatuur. Het heeft qua veiligheid echter wel een nadeel: het risico op ongewenste brandwonden bij minimaal invasieve chirurgie is hoger dan bij bipolaire elektrochirurgie [1]. Vandaar dat in het algemeen gebruik van monopolaire elektrochirurgie wordt afgeradem [2].

Bipolaire elektrochirurgie
Bij bipolaire elektrochirurgie zijn relatief lage spanningen nodig en ontstaat slechts zeer lokaal warmte doordat de stroom alleen van elektrode naar elektrode loopt en niet door het hele lichaam. Bijvoorbeeld alleen tussen de benen van het pincet. Door de lage spanning is bipolaire elektrochirurgie vooral bijzonder geschikt voor relatief eenvoudige coagulatie waarmee kleine bloedingen snel en doeltreffend behandeld worden (secundaire haemostase). Daarentegen is de techniek minder geschikt voor sealing van vaten of snijden [1,3].

Advanced Bipolaire elektrochirurgie
Bij advanced bipolaire elektrochirurgie wordt een aantal parameters zoals temperatuur, spanning, tijd, vermogen enzovoort tijdens een ingreep continue bewaakt. Op basis van deze monitoring kunnen spanning, vermogen of stroomafgifte automatisch worden geregeld. Dit is nodig omdat door onder andere verdamping onder invloed van stroom, de weerstand van het weefsel snel toeneemt en hierdoor een continue stroomtoevoer kan leiden tot te hoge temperaturen met ongewenste carbonisatie en necrose tot gevolg. Door deze technologie kan naast goede en veilige coagulatie ook goede sealing van vaten bereikt worden aangezien het coagulatieproces –door de terugkoppeling- beter wordt beheerst. Dit komt doordat bij de juiste combinatie van druk, temperatuur en tijd de vaatwanden echt fuseren en niet zoals bij de conventionele bipolaire techniek alleen afgesloten worden door bloedstolsels (met de kans op herbloedingen) [1,3].

Ultrasone energie
Bij ultrasone energie wordt niet de stroom gebruikt voor de opwarming van het weefsel maar wordt de elektrische energie omgezet in mechanisch opgewekte warmte. De generator wekt via elektrische spanning ultrasone trillingen op in een kristal dat ingebouwd zit in het handstuk  (het piëzo-elektrisch handstuk). Deze trillingen worden versterkt doorgegeven aan het onderste bekdeel van het instrument. Het bovenste bekdeel trilt niet mee. Hierdoor ontstaat wrijving en dus warmte tussen de 2 bekdelen. Met de gegenereerde warmte is coagulatie en dissectie goed uit te voeren. Een voordeel van deze techniek is dat er geen stroom loopt door de patiënt. Daarnaast blijft weefsel minder vaak “plakken” aan de tip doordat deze trilt. Zoals aangegeven is voor goede sealing de juiste combinatie nodig van druk, tijd en temperatuur. Bij deze techniek is de druk lastig op te voeren aangezien de bekdelen “vrij” moet kunnen trillen voor de warmteopbouw en is de temperatuuropbouw niet gelijkmatig. Vandaar dat deze techniek in het bijzonder geschikt is voor coagulatie en dissectie (snijden), maar minder voor sealing. Een ander nadeel van deze ultrasone techniek is dat zogenaamde cavitatie kan ontstaan. Bij cavitatie ontstaan grote drukverschillen als gevolg van de ultrasone trillingen. Cavitatie is niet wenselijk omdat hierdoor schokgolven kunnen ontstaan die vloeistoffen uit de cellen verspreiden wat als mist of neerslag te zien is. Dit belemmert het zicht [3,4,5].

Elke techniek heeft dus zijn voor- en nadelen (figuur 1). Vandaar dat de R&D-afdeling van Olympus, in samenwerking met chirurgen,  bedacht heeft om de beste technieken voor de verschillende doeleinden te combineren. Dat zou een techniek op moeten leveren die en bijzonder geschikt is voor sealing en bijzonder geschikt is voor snijden. (Klik hier voor een video met een vergelijking.)

Thunderbeat

Thunderbeat integreert deze beide energievormen. Deze combinatie levert de eerder genoemde voordelen van de twee energievormen: de chirurg kan veilig, snel en precies snijden, vaten tot wel 7 mm sealen en secundaire haemostase plegen. Als gevolg van het speciale ontwerp van de tang, heeft de chirurg ook meer grip op het weefsel zodat dit beter en veiliger gemanipuleerd kan worden en beter zicht doordat minder cavitatie met mistvorming optreedt.

Met deze techniek kan de chirurg snel, droog en veilig werken, en kan de operatie tijd afnemen. Door het multifunctionele karakter van het systeem zijn er maar weinig instrumentwisselingen nodig waardoor potentiele complicaties gereduceerd worden.

Werking & Set-up
De Tunderbeat-generator - De generator bestaat uit 2 individuele generatoren; de ultrasone generator USG-400 (onderste generator op foto) en de elektrogenerator ESG-400 (bovenste generator op foto) Deze generatoren zijn aan elkaar gekoppeld via een dockingplug aan de bovenkant van de USG-400. De ESG-400 alleen kan, naast de geavanceerde Thunderbeat modus, ook alle monopolaire en eenvoudige bipolaire instrumenten ondersteunen. Hiermee kan het systeem alle andere elektrochirurgische generatoren op de OK volledig vervangen.
Via de herbruikbare transducerkabel, gestoken in de USG-400, wordt het totale systeem verbonden met het handinstrument.

Handinstrumenten - Er zijn 3 verschillende vormen en 4 verschillende lengtes van het handinstrument beschikbaar. Het handinstrument is disposable, wordt aangeleverd in steriele verpakking en is direct klaar voor gebruik. De plaatsing van bedieningsknoppen op het handinstrument maakt intuïtieve bediening via het instrument mogelijk maar kan ook via een voetpedaal plaatsvinden

Instrumentbekje - AlleThunderbeat-instrumenten zijn voorzien van een gepatenteerd bekontwerp inclusief centrale dubbel scharnierende spil die fijne dissectie mogelijk maakt. (foto) Door dit ontwerp wordt de druk gelijk verdeeld bij het sluiten van het bekje, onafhankelijk van weefseldikte of het type weefsel. Hierdoor is betrouwbare sealing en betere grip mogelijk. Als bipolaire elektrodes fungeren het bovenste en het onderste bekdeel. Het onderste bekdeel fungeert daarnaast ook als ultrasone trilelement dat trilt tegen het teflon “stootkussen” in het midden van het bovenste bekdeel. Het slanke ontwerp van het stootkussen creëert een gereduceerd triloppervlak, waardoor 80% minder cavitatie optreedt. Door minder cavitatie wordt minder mist veroorzaakt en neemt het zicht voor de chirurg toe.

Resultaten

Theorie kan veelbelovend zijn, uiteindelijk gaat het de chirurg om de praktijk. Vandaar dat middels diverse onderzoeken is gekeken naar de veiligheid, de sealing capaciteit en snijsnelheid van Thunderbeat ten opzichte van andere beschikbare instrumenten. Maar ook was men geïnteresseerd in bijvoorbeeld flexibiliteit en grip van de bek. Twee aspecten die bijzonder belangrijk zijn voor het goed en snel werken tijdens een laparoscopische ingreep.

Snijden - Uit onderzoek van o.a. Seehofer [6] is gebleken dat Thunderbeat sneller snijdt dan de andere beschikbare technologieën. Op varkensmesenterie van 5 cm heeft Thunderbeat aangetoond 76% (10,7 sec. vs 18,8 sec.) sneller te snijden dan de Harmonic ACE en maar liefst 152% (10,7 sec. vs 26,9 sec.) sneller dan de LigaSure V [7]. Het verschil tussen Thunderbeat en de andere instrumenten was significant.

Dit grote verschil in snijsnelheid wordt onder anderen verklaard doord de combinatie van ultrasone energie en bipolaire energie die zorgt voor een snellere verhitting van het weefsel. Deze snellere verhitting maakt dat sneller snijden, maar ook sneller sealen mogelijk wordt [8].

Sealen - De betrouwbaarheid van een sealing wordt onder andere beoordeeld door de maximale druk te meten die een geseald bloedvat kan ondergaan voordat de seal barst. Hoe hoger de weerstane druk, hoe steviger en betrouwbaarder de afdichting van het vat is. Stephane Berdah en Christiaan Hoff [9], chirurg uit het Medisch Centrum Leeuwarden, toonde aan dat Thunderbeat direct na, maar ook na 7 dagen postoperatief een goede sealing gaf van de arteria carotis bij varkens. Uit vergelijkend onderzoek van Milsom et all [10] bleek dat vaten (2-7 mm) die geseald waren door Thunderbeat een gemiddelde “barst”druk hadden van 1766 mmHg, waar bijvoorbeeld LigaSure V slechts een druk van gemiddeld 958 mmHg konden weerstaan. Een andere studie [6] wees uit dat de barstdruk bij vaten van 5-7 mm significant hoger was bij de vaten geseald door Thunderbeat (734 +/- 64 mmHg) in vergelijk met de barstdruk van vaten geseald met Harmonic ACE (453+/-50 mmHg).

Flexibiliteit en Grip

Grip op het weefsel is belangrijk bij laparoscopische procedures. Het betekent voor de operateur controle. Hoe makkelijker de operateur controle kan verkrijgen, hoe veiliger en sneller hij kan werken. In een studie zijn de grip van diverse instrumenten bekeken zowel direct aan de uiterste tip van de instrumentbek als bij 3 mm proximaal. Daar waar anderen instrumenten bij de tip geen enkele grip (LigaSure V en ENSEAL) of bijna geen grip (Harmonic ACE) hebben, heeft dit systeem direct aan de tip en 3 mm proximaal van de tip een goede grip [10] maar zijn de verschillen met Harmonic ACE en ENSEAL kleiner. Het verschil in grip tussen Thunderbeat en LigaSure V blijft daarentegen groot [11].

Inmiddels is er wereldwijd ruime klinische ervaring opgedaan. In de praktijk blijkt daarnaast het gemak van plug-and-play is. Het is niet nodig om het apparaat in te stellen voor gebruik en de tang zelf is eenvoudig in elkaar te zetten.