Einfluss der Branchengeometrie bipolarer Koagulationszangen auf die Güte der Thermofusion an Nierenarterien und Dünndarmgewebe

Abstract

Die elektrische Thermofusion ist heutzutage eine gängige Methode intraoperative Blutungen zuverlässig zu stillen. Verschiedene Faktoren haben Einfluss auf die Qualität der Blutstillung. Ziel der hier durchgeführten Untersuchungen war es, den Einfluss der Oberflächenstruktur von Koagulationszangen auf den Erfolg und die Güte der Gewebeversiegelung zu beurteilen. Dazu wurden Prototypen, PT, mit unterschiedlichen Branchengeometrien von ERBE, Tübingen, entwickelt. Als Referenzinstrument diente die BiClamp® 200C, SBC. Ein spezieller Versuchsstand wurde entwickelt um Einflussfaktoren konstant zu halten, während die Messungen erfasst wurden. Der sogenannte Burst Pressure, BP, wurde als Hauptbewertungskriterium erhoben. Dabei wurde die Gewebeversiegelung mit physiologischer Kochsalzlösung druckbelastet, bis die Fusionsnaht versagte. Eine Gewebeversiegelung wurde als erfolgreich definiert, wenn die Naht bei Nierenarterien einem Druck von 250mmHg und bei Dünndärmen von 30mmHg, jeweils über einen Zeitraum von 2min standhielt. Nebenkriterien waren die Maximaltemperatur, die Gewebeschrumpfung, die Größe des thermischen Lateralschadens, die Dauer der Aktivierung und der Energieeintrag pro Elektrodenfläche. Bei den Versuchen an Nierenarterien schnitten die Prototyen 8 und 10 am zuverlässigsten ab. Sie erzielten mit 100% bzw. 95% eine hohe Rate an erfolgreichen Gefäßversiegelungen, sowie die höchsten BP-Mittelwerte (PT8=852±176mmHg und PT10=830±195mmHg). Diese Ergebnisse unterscheiden sich jedoch nicht signifikant (p>0,05) von den Ergebnissen der SBC (Referenzinstrument) mit 856±185mmHg. Keine der hier getesteten neuen Branchengeometrien war dem Referenzinstrument überlegen. Bei den Versuchen mit Dünndarmgewebe lieferten die Prototypen 5 mit 145±55mmHg und Prototyp 9 mit 125±30mmHg ähnlich hohe Burst Pressure Mittelwerte wie die SBC (134±17 mmHg). Daher konnte kein signifikanter Unterschied (p>0,05) nachgewiesen werden. Alle anderen Prototypen zeigten signifikant niedrigere Mittelwerte (p kleiner gleich 0,05) verglichen mit der SBC. PT6, PT8 und PT10 erbrachten zu 100% erfolgreiche Gewebeversiegelungen. Die Berstdruck Mittelwerte betrugen jedoch nur 90±22 bis 99±26mmHg. Demnach waren die gemessenen Parameter der SBC nicht überlegen. Differenziert betrachtet, unterscheiden sich die erfolgreichen Geometrien bei der Anwendung an Dünndarm von denen an Nierenarterien. Dies weist auf die Möglichkeit hin, die Instrumente und HF-Chirurgiesysteme für die unterschiedlichen Gewebetypen nach den Applikationsschwerpunkten zu optimieren. Es konnte keine Korrelation zwischen den einzelnen Nebenkriterien in Bezug auf die Höhe des Burst Pressure festgestellt werden. Mit der vorliegenden Arbeit konnte somit gezeigt werden, dass bei der Gestaltung der Zangengeometrien eine große Variationsbreite gegeben ist, die auch die Möglichkeit bietet, z.B. kleinere und schmälere Instrumente zu entwickeln mit vergleichbaren Thermofusionsergebnissen.

Today electric thermal fusion is a well-established method to reliably stop intraoperative bleeding. Different parameters have an impact on the quality of haemostasis. The intention of the conducted study was to evaluate the effect of different surface structures of coagulating forceps on the outcome and quality of vessel sealing. Therefore, ERBE, Tübingen, Germany, developed prototypes, PT, with varying surface topology. The BiClamp® 200C, SBC, presented the reference model. A special experimental set-up was developed to keep influencing factors constant whilst the measurements took place. The most important evaluated parameter was the so-called Burst Pressure, BP. Here, increasing pressure was implemented upon the sealed tissue with a physically saline solution until the seal would fail. A successful ligation was defined as the ability of a sealed porcine renal artery to withstand a pressure of 250 mmHg over 2 minutes or as the ability of a sealed porcine small bowel to withstand a pressure of 30 mmHg over 2 minutes. Minor parameters were the maximum temperature, the tissue shrinkage, the size of the thermal spread, the time of activation and the energy per electrode surface area. The experiments on renal arteries showed that prototype 8 und 10 had the most reliable results. With 100% and respectively 95% they achieved a high quota of successful vessel seals as well as the highest mean Burst Pressure (PT8=852±176mmHg and PT10=830±195mmHg). However, the results are not significantly (p>0,05) distinguishable from the results of the SBC (reference instrument) with 856±185mmHg. No clamp with a newly structured surface was superior to the reference instrument. During the experiments with small bowel tissue prototype 5 (145±55mmHg) and 9 (125±30mmHg) had approximately the same high-level mean Burst Pressure as the SBC (134±17mmHg). Therefore no statistically significant difference (p>0,05) could be detected. All other prototypes revealed significantly lower Burst Pressures (p less or equal 0,05) in comparison to the SBC. PT6, PT8 and PT10 actually performed 100% successful vessel ligations. However the Burst Pressure measurements amounted only from 90±22 to 99±26 mmHg. Thus the measured parameters were not superior to the SBC. A differentiated consideration leads to the conclusion that the successful geometries differ as they are utilized on either small bowel or renal arteries. This should point out the possibility to optimize the instruments and high-frequency electrosurgical systems according to their focus on different tissues. There is no correlation between the single minor parameters and the height of the Burst Pressure. Therefore, the presented work demonstrates the big variation in the designing of the surface of forceps, e.g. the possibility to create smaller and slenderer instruments with comparable results in thermal fusion.