Bovie? Valleylab? 수술방에서의 electrosurgery 간단한 원리

 
다음 내용은 아래 웹사이트의 내용을 공부하며 요약해본 것입니다.

  http://valleylab.com/education/poes/index.html

 수술방에서 본 '보비', '밸리랩'에 대해서 궁금했던 부분이 있다면 많은 부분 해소가 될겁니다. 간단한 물리 원리도 필요하지만 말 그대로 정말 '간단한' 정도만 안다면 쉽게 이해할 수 있을 듯 하네요. 웹사이트에 보면 애니메이션도 잘 표현되어 있고 영어도 간략하고 쉽기 때문에 1시간정도 투자하시면 수술방의 보비가 새롭게 보이실지도^^

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l  전기 흐르는데 필요한 것

n  Current 전류

n  Circuit 회로 – completed circuit

n  Voltage 전압

n  Resistance 저항 =impedance

 

l  Electron이 저항을 만나면à heat 생성

l  Completed circuit이 전류가 흐르는데 꼭 필요함à 이때 electron의 original source는 earth(ground)

 

l  Electrosurgery(ES)의 원리

n  Electrocautery : 직류를 사용, 즉 이건 electrosurgery(교류사용)은 아님

n  Electrocautery는 전류가 인체로 들어가지 않고 단지 외부 조직만 처치

n  Electrosurgery는 전류가 인체로 들어감(인체가 회로의 일부가 됨)

n  Electrosurgery(monopolar회로)구성–발전기, active electrode, 환자, Pt return electrode

n  환자의 조직à 저항을 제공

n  주파수: 60~20만 Hz

l  Bipolar Electrosurgery : active electrode나 return electrode가 forceps의 양 끝에서 이뤄짐, 즉 환자의 return electrode 불필요

l  Monopolar Electrosurgery(m/c) : active electrode(상처) à 환자의 return electrode는 몸 어딘가 붙임(주로 허벅지)

 

l  발전기의 waveform을 바꾸면 à 효과도 달라짐

n  Pure cut(cutting by tissue vaporization조직기화) à blend(양측 섞은 효과) à coagulation(지혈)

n  각 form에 따라 전압도 다름(오른쪽으로 갈수록 점점 high voltage)

u  Cutting : 보비 팁을 조직에서 ‘약간’ 떨어지게 잡고 고정해야 최대 효과

u  Fulguration(coagulation, 고주파 파괴): cut보단 고전압 사용

u  Desiccation(건조, 탈수, 마름): eletrode가 직접 조직에 닿은 경우 발생. 주로 cutting 할 때 함께 사용à 조직에 전극이 닿으면 전류가 감소하고 열 감소하며 cutting도 일어나지 않음. 즉 많은 의사들이 routine 하게 cutting 할때 coagulation current 사용(반대로 cutting current를 사용해도, 전극을 조직에 직접 닿게 하는 식으로 하면 coagulation이 되기도 함)

n  Tissue effect에 영향주는 요소: waveform/ power setting/ size of electrode(전극 작을수록 전류는 더 크다)/ time(시간이 길어지면 주면 조직에도 영향 – thermal spread)/ manipulation of electrode/ type of tissue(조직에 따라 저항이 다양)/ eschar(딱지는 저항이 상대적으로 크다. 즉 전극의 끝에 딱지가 묻지 않도록 유지하는 것이 저항을 줄이는 것

 

l  1) Grounded Electrosurgical system(GES): 발전기는 grounded current를 사용함(전류가 호나자의 몸으로 들어가면 그것은 Patient return electrode를 통해 ground로 돌아옴)

n  전류는 저항이 가장 적은 곳으로 흐르는 경향à 즉 환자의 몸에 닿은 여러 전도물질이 있는 경우 전류는 최소저항인 곳을 찾을 것이며 그것은 patient return electrode는 아닐 가능성이 큼! à 전류가 나가는 부위에 자칫 alternate site burn 유발

n  “RF current division”: 전류가 분배되고 접지가 되는데 있어 2개 이상의 path를 가지는 경우를 의미à “alternate site burn” 발생 위험

u  전류는 가장 쉬운(저항이 적은) 경로를 택하며

u  어떤 접지된 물체라도 회로를 구성할 수 있고

u  수술 환경은 접지될 수 있는 여러 경우를 제공

u  이런 경우 alternate path의 저항이 충분히 작다면à 의도하지 않은 burn 발생

Ex) EKG 전극 붙인 자리에 생긴 alternate site burn, 단 이런 경우 화상이 전신으로 퍼지진 않음(EKG 전극 그 아래부위에만 전류의 concentration이 되기 때문)

 

l  2) Isolated Electrosurgical system(IES): “Isolated generator”는 치료적 전류를 generator의 회로 그 자체로 흐르게 유도해서 접지(ground)로부터 분리(isolate)시켜줌à 즉 IES에서 회로는 ground가 아니라 generator에 의해 완성되는 것.

n  수술방에 접지가 된 부위가 있더라도à Isolated generator에서 나온 전류는 접지된 부위를 인식 못함(그것은 오직 patient return electrode 만을 generator로 돌아오는 선호되는 path로 인식함).

n  접지부위를 이렇게 isolation 시킴으로써 IES는 current division과 alternate site burn 등의 위험을 제거

n  Deactivated IES: 만약 patient return electrode가 고장나면, isolated generator는 system을 비활성화시킴

n  단, IES도 return electrode burn의 위험성은 있음(역사적으로 약 70%의 return electrode burn이 보고됨)      

u  PRE는 active한 electrode임à “active” electrode와의 딱 하나 차이는 size와 상대적인 전도성

u  즉 수술 중 PRE burn을 막으려면 PAD/Patient interface의 접촉면 유지해야함

l  BURN=전류 x 시간 / 접촉면

n  이상적인 PRE는 환자 몸에 흐르는 전류를 안전하게 수거해서 제거하는 것

u  이때 전류가 concentration 되는 위험을 막으려면à Pad는 large low impedance contact를 유지하고 있어야 함(부착 부위도 수술 부위와 가까워야 함)

u  그리고 pad의 부착부위가 넓어야 동일한 전류를 받아도 거기로 잘 disperse해줄 수 있음

u  즉, 부착부위가 줄어들거나, 부착부위의 저항(과도한 털, 지방조직, 뼈조각, 체액 저류, 딱지 등)이 커지거나 하면 위험à 전류가 concentration 되어 burn 발생

u  PAD site locationà well-vascularized muscle mass를 선택(위에 부착부위 이상한 곳은 피해라)

l  Patient Return Electrode monitoring(REM) 기술

n  REM 기술이 적용된 generatorà Pad 부착 부위의 저항값을 계속 monitoring(interrogation circuit, 그 부위의 size와 impedance는 밀접한 연관있으므로)à 즉 위험한 수준의 높은 저항값이 나타나면 시스템을 deactivate 시킴

n  PAD의 부위를 2군데로 나눠서 가운데 특별한 plug를 넣어 작동

 

l  Adaptive Technology(광고?)

n  Instant response tech. : 조직에 따라 컴퓨터가 알아서 output을 조정해 줌

n  Vessel sealing tech. : seal을 만드는데 필요한 압력과 에너지를 조합해 줌

u  Permanent vessel wall 붙이기/ thermal spread 최소화/ 들어붙고 하는 것 최소화/ seal의 강도도 좋음(sBP의 3배 견딤)

n  Radiofrequency tech. : 60도 이상에서 생기는 조직 단백질 변성을 최소화 by 전극의 안으로 물이 순환하게 만들어 시술 중 저항을 감소시킴 + S/W 적으로 조직의 저항과 output의 양을 잘 조절해 RF output에 한정되게 저항의 양을 줄임

 

l  MIS 중 ES의 안전관리

n  Direct coupling

u  Electrode가 근처의 또 다른 metal 기기(laparo tip 등)와 우연히 닿을 때 발생

u  그 metal 역시 에너지 가지게 됨

 

n  Insulation Failure(절연실패)

u  보통 의사들이 쓰는 coagulation waveform은 상대적으로 고전압à spark 튐

u  이 경우 절연이 잘 안되어 있는 곳에는 심지어 hole을 만들기도

u  즉, cutting current 만으로도 직접 조직에 대고 있는 방식(concentration을 줄이는)으로 충분히 coagualation 가능 하니 그걸 사용

 

l  Capacitive coupling

n  Metal cannula system

u  비전도물질이 2개의 전도물질로 분리될 때 발생

u  MIS 중 수술 기구에 의해 ‘inadvertent(우연한) capacitor’가 만들어질 수 있음à 전도성 전극이 비전도성 절연체로 싸여있고 다시 이것이 전도성 metal cannular로 싸여있는 경우à 가운데 비전도체를 두고 양쪽으로 흐르는 전류가 생성 가능

u  이 경우 cannular 주위의 조직에도 전류가 흐르게 됨

n  Plastic cannula system

u  위와 비슷한 문제가 줄기는 하지만 여전히 발생

n  Hybrid cannula system

u  가장 안좋은 상황à 다른 조직 등에 큰 injury 발생 가능

 

l  MIS complication 피하기 위해선

n   Inspect insulation carefully

n   Use lowest possible power setting

n   Use a low voltage waveform (cut)

n   Use brief intermittent activation vs. prolonged activation

n   Do not activate in open circuit

n   Do not activate in close proximity or direct contact with another instrument

n   Use Bipolar electrosurgery when appropriate

n   Select an all metal cannula system as the safest choice. Do not use hybrid cannula systems that mix metal with plastic.

n   Utilize available technology, such as a tissue response generator to reduce capacitive coupling or an active electrode monitoring system, to eliminate concerns about insulation failure and capacitive coupling.

 

l  Coated electrode: Teflon(PTFE) coating and elastomeric silicone coating

n  Coated blade는 Eschar 등의 제거에 유용, 그러면서도 cleaning 등을 많이 해줄 필요도 없음(scratch pad에 닦으면 됨)

n  Silicone coating은 더 오래 깨끗하고 접을 수도 있다

l  Argon-enhanced electrosurgery: 아르곤 가스이용해 수술 효과를 개선

n  아르곤: 안정적인 가스 비연소성, RF energy로 쉽게 이온화되고, 공기보다 무거움

n  즉 이것 이용시à smoke 줄이고, coagulation 모드에서 접촉하지 않아도 되고, 출혈 및 재출혈 감소, 조직 손상 감소, 유연한(flexible) 딱지 형성 가능…등의 장점

 

l  Surgical smoke

n  조직이 가열되고 조직액이 기화될 때 발생à laser 수술과 비슷한 정도의 smoke 발생

n  Smoke 내에는à viral DNA, bacteria, carcinogen 및 irritant가 존재함

n  즉 이런 smoke evacuation system을 같이 사용해야 함à pencil 형태로 vacuum 선이 이 뒤에 달린 형식

l  OR safety 주의사항