The swine intestinal wall thickening dynamic in result of different pressure applying inside the welding anastomotic instrument model

Introduction. The life-time studies of intestine operate at a pressure of 0.003-0.006 (N/m2). To create magnetic ring anastomosis 0.1-0.4 N/m2 pressure is used. The right initial compression of intestine walls before radio frequency electric influence isn’t established properly, but obviously has to homogenize the tissues dense. Several publications according 1.125 N/mm2 pressure was found. Aim to investigate the thinning dynamics of intestinal walls having human-sized dimensions during the high pressure action, in attempt to determine the optimal moment of anastomotic welding beginning. Material and methods. The swine organ complex was delivered to laboratory during 6 hours at 4 оС, and then was heated to 28-32 оС into 0.9% NaCl. Two intestine walls having human sizes were positioned on electrodes inside the anastomotic device prototype. After fixation, tissues were pressed for 60 or 120 seconds. The 30 experiments were provided using pressure values 2.1, 3.0, 3.9 and 5.0 N/mm2 for tissues thinning dynamic investigation by connected to electrodes micrometer device. Results and discussion. The thinning of two intestinal walls, occurs as result of applied by electrodes external pressure, valued in range from 2.1 or 3.9 N/mm2, significantly reduces it’s tempo from 35th to 60th action sec. We allow that this resistance derives from the mucous and submucosal layers. Under a pressure of 1.1 N/mm2, the similar thickness degree and tempo is achieved by pressure prolongation to 120 sec, but under 5.0 N/mm2 it needs 20 sec. The pressure by 3.0-3.9 N/mm2 over 35 sec, or 5.0 N/mm2 over 20 sec are resulted in much lower tissue stabilizing level. Obviously, its structural ground is a resistance combination of all intestinal layers at the crash edge. Conclusions. By choosing the appropriate pressure value from 1.1 to 5.0 N/mm2 and its exposure time from 20 to 120 seconds, it is possible to adjust the degree of tissue dense before the subsequent connection

ОПТИМІЗАЦІЯ СТИСНЕННЯ ТКАНИНИ ЯК УМОВА КОНТРОЛЬОВАНОЇ ЗМІНИ ІМПЕДАНСУ ПРИ СТВОРЕННІ ЕЛЕКТРОЗВАРНОГО МІЖКИШКОВОГО АНАСТОМОЗУ

Introduction. The intestinal wall' structural unevenness determines uneven structure of the electric welding compound, and, accordingly, needs for increased compression to homogenize the density and electrical conductivity for better connection result. But at the same time, the required compression amount is close to destructive for intestine wall, since smaller quantities are ineffective. Aim: was to create the optimum method for balancing and distributing the compression effort on intestinal tissue in the model of electro-welded anastomosis in order to achieve by this way the high frequency welding process stability during the gut walls connecting. Material and methods. We performed 348 studies of programmed influence to pig organ complex the radio frequency electric voltage up to 200 V, with controlled change of impedance, after a pressure of 2.0 N/mm2 to 3.9 N/mm2 have applied on electrodes. The intestines were doubled in the instrument prototype, simulating an anastomosis. Electrode types were changed: smooth 247 mm2 (group 1); relief 280 mm2 (group 2); smooth 254 mm2 included limiters of their approach (group 3). Results. In group 1 we tried to find by the steps of 0.1 N/mm2, the pressure value as a point of equilibrium of mechanical and electrical properties. In 7.5% studies the failure of basic impedance parameters achieving was observed, in 42.5% — significant deviation of growth rate, in 7.5% — its critical decrease. In group 2, the prevention of possible electrodes displacement was investigated by applying that's different relief configurations. In this series, the basic impedance reduction parameters achieving increased to 82.5%, but in the next phase its sudden drop was observed in 30% probes. Also in 32.5% the significant impedance fluctuations were observed. In group 3, the electrodes approaching limitations in the range of 0.03 mm to 0.3 mm were studied. The limiters usage proved to be most effective at the ratio: limiter height to tissues thickness between the electrodes in anastomosis model — as 1:40. A critical impedance drop was observed in only 2.5% of studies. Conclusions. The electrodes pressure reducing increases the tissues impedance deviation from the target. The relief electrodes increases electrical conductivity and improves the starting part of electric welding, but increases the unevenness in its end part due to the impedance fluctuation. The limiters of electrodes approach usage provide the effect of full-time electric welding algorithm elaboration, regardless the values of optimal or subcritical intestinal compression. Discussion. The obtained data are intended to serve as the technological solutions basis in creating the elements of the specialized electric weld anastomosis making tool. Their technological introduction will provide the further increase of yet established benefits of electric-welded anastomosis over sewn and stapled. This technological device could be also effective in other biological tissues welding.Неоднородность стенок кишки определяет неравномерность структуры электросварочного соединения, и, соответственно, потребность в усиленном сжатии для гомогенизации плотности и электропроводности. Но при этом величина сжатия близка к разрушительной для стенки кишки, поскольку меньшие величины являются неэффективными. Цель: создать оптимальное средство уравновешивания и распределения усилия по сжатию ткани в модели электросварного межкишечного анастомоза для достижения этим способом стабильности отработки алгоритма высокочастотной сварки стенок кишки. Материал и методы. Осуществили 348 исследований программированной подачи на ткань органокомплекса свиньи радиочастотного электрического напряжения до 200 В с контролируемым изменением импеданса, после приложения на электроды давления от 2,0 Н/мм2 до 3,9 Н/мм2. Ткань составляли вдвое в прототипе инструмента, моделируя межкишечный анастомоз. Меняли типы электродов: плоские площадью 247 мм2 (группа 1); рельефные 280 мм2 (группа 2) плоские 254 мм2 с ограничителями их сближения (группа 3). Результаты. В группе 1 мы попытались, с шагом 0,1 Н/мм2, подобрать величину давления между электродами как точку равновесия механических и электрических свойств. В 7,5% исследований наблюдали недостижение базовых параметров, в 42,5% — значительное отклонение скорости подъема, в 7,5% — критическое снижение импеданса. В группе 2 исследовали предотвращение возможного смещения электродов путем применения различных конфигураций рельефа электродов. В этой серии исследований возросла частота достижения базовых параметров снижения импеданса до 82,5%, но в следующей фазе внезапное падение наблюдали в 30% исследований. Также в 32,5% проб происходили значительные колебания импеданса. В группе 3 исследовали ограничение сближения электродов на расстояние от 0,03 мм до 0,3 мм. Применение ограничителей оказалось эффективным при соотношении высоты ограничителя к толщине тканей между электродами в модели анастомоза как 1:40. Критическое падение импеданса наблюдали лишь в 2,5% исследований. Выводы. Уменьшение давления электродов на ткань усиливает отклонение величины импеданса от целевой. Применение их рельефной формы повышает электропроводность и улучшает стартовую часть электросварочного воздействия, но усиливает неравномерность в его конечной части из-за флуктуации импеданса. Применение ограничителей сближения электродов обеспечивает полноразмерную отработку алгоритма электросварочного воздействия при всех исследованных величинах оптимального и субкритического сжатия. Обсуждение и перспективы дальнейших исследований. Полученные данные призваны служить основой технологических решений в создании соответствующих элементов рабочей части специализированного инструмента для формирования электросварных анастомозов. Их технологическое внедрение позволит дополнительно нарастить установленные нами преимущества электросварного межкишечного соединения над шовным. Это технологическое средство может также быть эффективным для повышения эффективности сварки других биологических тканей.Неоднорідність стінок кишок спричинює нерівномірність структури електрозварного з'єднання та, відповідно, потребу у посиленому стисненні задля гомогенізації щільності та електропровідності. Але при цьому величина стиснення є близькою до руйнівної для стінки кишки, оскільки менші величини є неефективними. Мета: створити оптимальний засіб врівноваження та розподілу зусилля щодо стиснення тканини в моделі електрозварного міжкишкового анастомозу задля досягнення цим способом стабільності відпрацьовування алгоритму високочастотного зварювання стінок кишки. Матеріал та методи. Здійснили 348 досліджень програмованого подавання на тканину органокомплексу свині радіочастотної електричної напруги до 200 В з контрольованою зміною імпедансу після прикладення на електроди тиску від 2,0 Н/мм2 до 3,9 Н/мм2. Тканину складали вдвічі в прототипі інструменту, моделюючи міжкишковий анастомоз. Змінювали типи електродів: пласкі площею 247 мм2 (група 1); рельєфні 280 мм2 (група 2); пласкі 254 мм2 з обмежувачами їх зближення (група 3). Результати. В групі 1 ми спробували, з кроком 0,1 Н/мм2, підібрати величину тиску між електродами як точку рівноваги механічних та електричних властивостей. У 7,5% досліджень спостерігали недосягнення базових параметрів, у 42,5% — значне відхиленням швидкості зростання, у 7,5% — критичне зниження імпедансу. В групі 2 досліджували запобігання можливого зміщення електродів шляхом застосування різних конфігурацій рельєфу електродів. У цій серії досліджень зросла частота досягнення базових параметрів зниження імпедансу до 82,5%, але в наступній фазі раптове падіння спостерігали у 30% досліджень. Також у 32,5% проб відбувалися значні коливання імпедансу. В групі 3 досліджували обмеження зближення електродів на відстані від 0,03 мм до 0,3 мм. Застосування обмежувачів виявилося найефективнішим при співвідношенні висоти обмежувача до товщини тканин між електродами в моделі анастомозу як 1:40. Критичне падіння імпедансу спостерігали лише в 2,5% досліджень. Висновки. Зменшення тиску електродів на тканину посилює відхилення величини імпедансу від цільової. Застосування їхньої рельєфної форми підвищує електропровідність і покращує стартову частину електрозварного впливу, але посилює нерівномірність в його кінцевій частині через флуктуацію імпедансу. Застосування обмежувачів зближення електродів забезпечує повнотривале відпрацювання алгоритму електрозварного впливу за всіх досліджених величин оптимального та субкритичного стиснення. Обговорення та перспективи подальших досліджень. Отримані дані покликані слугувати основою технологічних рішень у створенні відповідних елементів робочої частини спеціалізованого інструменту для формування електрозварних анастомозів. Їх технологічне впровадження надасть можливість додатково наростити встановлені переваги електрозварного міжкишкового з'єднання над шовним. Цей технологічний засіб може також бути ефективним для підвищення ефективності зварювання інших біологічних тканин

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПАРАМЕТРІВ ПОДАВАННЯ ІМПУЛЬСНОЇ ВИСОКОЧАСТОТНОЇ НАПРУГИ НА ЗМІНУ ДІЕЛЕКТРИЧНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ БІОЛОГІЧНИХ ТКАНИН В МОДЕЛІ ЕЛЕКТРОЗВАРНОГО МІЖКІШКОВОГО АНАСТОМОЗУ

Introduction. The electrical welding method for the intestinal anastomosis creating is new and promising for clinical implementation. The optimal radiofrequency parameters to tissues influence for providing their connection essentially differ between research groups' publications. Aim: is to investigate the high frequency voltage influence, depending on its amplitude during impulsed mode, to change intestinal walls' dielectric properties in the model of welded intestinal anastomosis. Material and methods. 120 probes of constant or growing radio-frequency voltage application to tissues from pig organs complex by 0.2 seconds impulses after pressure from 2.0 N/mm2 to 3.0 N/mm2 have applied. Organ walls doubled simulating an intestinal anastomosis in the instrument prototype. Results. At 80 V stable, in 82.5% probes tissues impedance dropped sharply by 70% during the first impulse, while the second — smoothly by 50% additionally, and in next was stable at a low level after fluctuation at the impulse beginning. Subsequently, the voltage was raised to 120 V, and in 92.5% probes impedance level declined sharply during the first impulse by 80%, while during the second it was already generally stable. With a linear increasing voltage during the impulse from 80 V to 120 V, the electrical conductivity improved on the second pulse in 87.5% probes, where the impedance initial failure at the impulse beginning changed with exponential growth. Conclusions. The high-frequency voltage impulses, having amplitude is exceeded tissue critical level, leads to a stable improvement in electrical conductivity of intestinal walls between the electrodes, becoming already from the second impulse. The obtained data is the basis for establishment of algorithm parameters, aimed at electrical characteristics homogenizing in the site of intestinal weld anastomosis formation. Discussion. The impedance reducing effect during impulsed voltage supply to intestinal walls, pressed between the electrodes, and further improving the electrical conductivity is a way to ensure the uniform and deep tissue structural transformations. The impedance growth with increasing voltage can be evidenced either by the inertia of ionic systems, or by in-depth tissue transformations. Using the impulse voltage supply will limit tissues overheating as a result of embedded power lowering.Введение. Электросварной способ создания межкишечного анастомоза является новым и перспективным для воплощения. Параметры оптимального радиочастотного воздействия на ткани с целью их соединения существенно различаются между исследовательскими группами. Цель: исследовать влияние амплитуды напряжения высокой частоты в зависимости от способа ее подачи в импульсном режиме на смену диэлектрических свойств тканей стенки кишки в модели электросварного межкишечного анастомоза. Материал и методы. Осуществили 120 проб постоянного и возрастающего способов подачи на ткань органо-комплекса свиньи радиочастотного электрического напряжения импульсами длительностью 0,2 секунды после приложения давления от 2,0 Н/мм2 до 3,0 Н/мм2. Ткань составляли вдвое в прототипе инструмента, моделируя межкишечный анастомоз. Результаты. При подаче импульсов 80 В в 82,5% наблюдений импеданс ткани резко снижался на 70% в течение первого импульса, во время второго — плавно еще на 50% и в дальнейшем, после колебания в начале импульса, стабильно находился на низком уровне. В дальнейшем электрическое напряжение было повышено до 120 В, и в 92,5% исследований уровень импеданса также резко снижался в течение первого импульса на 80%, но во время второго уже приобретал в целом стабильную форму. При линейном повышении напряжения в импульсе с 80 В до 120 В достигали улучшения электропроводности на втором импульсе в 87,5% исследований, где первичный провал импеданса в начале импульса сменился экспоненциальным ростом. Выводы. Подача импульсов высокочастотного электрического напряжения с амплитудой, превышающей критический уровень для ткани, приводит к стабильному улучшению электропроводности стенок кишки между электродами, как правило, уже начиная со второго импульса. Полученные данные являются базой для установления параметров алгоритма, направленного на гомогенизацию электрических характеристик в месте создания межкишечного анастомоза. Обсуждение. Обнаруженный при импульсной подаче напряжения эффект снижения импеданса стенок кишки между электродами и дальнейшее улучшение электропроводности является способом обеспечения равномерности и глубины структурных преобразований в ткани. Рост импеданса при возрастающем напряжении может свидетельствовать или об электрической инерционности ионных систем, или об углубленных преобразованиях в ткани. Использование импульсной подачи напряжения ограничивает нагрев ткани вследствие снижения вложенной мощности.Вступ. Електрозварний спосіб створення міжкишкового анастомозу є новітнім і перспективним для втілення. Параметри оптимального радіочастотного впливу на тканини з метою їх з'єднання суттєво різняться поміж дослідницьких груп. Мета: дослідити вплив амплітуди напруги високої частоти залежно від способу її подавання в імпульсному режимі на зміну діелектричної властивості тканин стінки кишки в моделі електрозварного міжкишкового анастомозу. Матеріал і методи. Здійснили 120 проб постійного та зростаючого способів подавання на тканину органокомплексу свині радіочастотної електричної напруги імпульсами тривалістю 0,2 секунди після прикладення тиску від 2,0 Н/мм2 до 3,0 Н/мм2. Тканину складали вдвічі в прототипі інструменту, моделюючи міжкишковий анастомоз. Результати. При подаванні імпульсів 80 В у 82,5% спостережень імпеданс тканини різко знижувався на 70% впродовж першого імпульсу, під час другого — плавно ще на 50% і в подальшому, після коливання на початку імпульсу, стабільно перебував на низькому рівні. Надалі напруга була підвищена до 120 В, і в 92,5% досліджень рівень імпедансу так само різко знижувався впродовж першого імпульсу майже на 80%, але під час другого вже набував загалом стабільної форми. При лінійному підвищенні напруги в імпульсі з 80 В до 120 В досягали покращення електропровідності на другому імпульсі у 87,5% досліджень, де первинний провал імпедансу на початку імпульсу змінився експоненційним зростанням. Висновки. Подавання імпульсів високочастотної електричної напруги з амплітудою, яка перевищує критичний рівень для тканини, приводить до стабільного покращення електропровідності стінок кишки між електродами, як заведено, вже починаючи з другого імпульсу. Отримані дані є базою для встановлення параметрів алгоритму, спрямованого на гомогенізацію електричних характеристик в місці створення міжкишкового анастомозу. Обговорення. Виявлений за імпульсної подачі напруги ефект зниження імпедансу стінок кишки між електродами та подальше покращення електропровідності є способом забезпечення рівномірності та глибини структурних перетворень в тканині. Зростання імпедансу при зростаючій напрузі може свідчити або за електричну інерційність іонних систем, або за поглиблені перетворення в тканині. Використання імпульсної подачі напруги обмежуватиме нагрівання тканини в наслідок зниження вкладеної потужності

ДОСЛІДЖЕННЯ ВИМОГ ДО ІНСТРУМЕНТА ДЛЯ ОТРИМАННЯ ЕЛЕКТРОЗВАРНОГО З’ЄДНАННЯ СТІНОК КИШЕЧНИКА В ЕКСПЕРИМЕНТІ

Створення електрозварного міжкишкового анастомозу є очікуваною новою технологією. Упровадження результатів досліджень у спеціалізованому інструменті вимагає попереднього вивчення змін у місці електрозварювання. Мета досліджень – на основі стендових досліджень із прототипом спеціалізованого інструмента установити вимоги до інструментів для створення електрозварного з’єднання в міжкишковому анастомозі для клінічних випробувань. Матеріали і методи. В умовах гострого експерименту на свині та лабораторних досліджень на органокомплексах виконали 98 серій досліджень із лінійними та циркулярними електродами. Джерелом електрозварювальних імпульсів були адаптовані клінічні апарати ЕК-300М1 та ЕКВЗ-300 “Патонмед”. Тиск втрати герметичності порівнювали з тиском, який визначали ми раніше, для скобкового анастомозу – (24,2±3,2) мм рт. ст. Результати досліджень та їх обговорення. Моделювали розташування кишки в циркулярному анастомозі та стискали електродами в діапазоні від 2,0 до 3,0 Н/мм2. Застосовували напругу до 140 В, струм – до 5 А. У 32,4 % спостережень виявлено ділянки від 1/3 до 1/4 довжини кола, із менш щільним з’єднанням, або розрізали струмом. Середня міцність анастомозу в дослідженні склала (36,2±12,3) мм рт. ст., діапазон міцності нещільних ділянок – 12–34 мм рт. ст. При тиску 3,0 Н/мм2 розподіл ефектів електрозварного струму в тканинах був рівномірним. Висновки. Розміри електродів, величина та межі стиснення тканини, функціональний стан стінки кишки, відведення пари та фіксація від розмикання є чинниками стабільної щільності тканини між електродами, перебігу електрозварного струму та досягнення характеристик електрозварного міжкишкового з’єднання, прийнятних для клінічного впровадження

Встановлення первинних вимог до експериментальних засобів дослідження та умов створення електрозварного з’єднання стінок кишечнику

The aim of the work: to develop the primary requirements for pre-clinical studies on the creation of electric welding intestinal con­nection in anastomosis.Material and Methods. Based on the quality and strength attributes that were introduced for arterial crossing, the initial requirements in experimental test bench parameters were established. The electric welding source was the adapted clinical EC-300M1 device. Electro-welding tweezers were used in variants of flat electrodes and with tooth-shaped elements, as well as clamps without fixing - and with it, according to increased tissue compression. In acute swine experiment, 3 stapler two-linear 29 mm diameter anastomoses, and 8 welding ones by every instrument type, were applied. All anastomoses were removed and investigated by burst strength and the visual qualities of tissue transformations.Results and Discussion. The fluid leakage pressure for stapled connection was (24.0±1.0) mm Hg. as a result of cutting the staples, but for clamp with tissue compress ability between electrodes up to 2 N/mm2 leakage needs (18.4±5.8) mm Hg, in the range from 9.2 to 26.8 mm Hg. For other instruments leakage pressure was (10.6±7.2) mmHg. The temperature of electrodes was in the range of 53-86°C. Satisfactory passage of electric current in range from 1 to 5 A has watch in 65% of attempts.Цель работы: разработать первичные требования для предклинических исследований по созданию электросварочного соединения в межкишечном анастомозе.Материалы и методы. На основе признаков качества и прочности, которые были внедрены для заваривания артерий, сформулировали первичные требования к параметрам экспериментального испытательного стенда. Источником электросварочных импульсов был адаптированный клинический аппарат ЕК-300М1. Использовали электросварочный пинцет в вариантах плоских электродов и с зубчатыми элементами, зажимы без кремальеры – и с кремальерой, повышенными возможностями сжатия. В условиях острого эксперимента на участках кишки свиньи наложили 3 скобковых анастомоза диаметром 29 мм, содержащий 2 ряда скобок, и по 8 электросварных каждым из инструментов. Все анастомозы сразу удаляли и исследовали прочность соединения и визуальные качества преобразований ткани.Результаты исследований и их обсуждение. Давление истечения жидкости для скобкового соединения составило (24,0±1,0) мм рт. ст. вследствие прорезывания скоб. Прочность соединения на разрыв для зажима с возможностью сжатия электродами ткани до 2 Н/мм2 составила (18,4±5,8) мм, в диапазоне от 9,2 до 26,8 мм рт. ст., для остальных инструментов (10,6±7,2) мм рт. ст. Температура его электродов находилась в диапазоне 53–86 оС. Удовлетворительным признали прохождения электросварочного тока от 1 до 5 А в 65 % проб.Мета роботи: розробити первинні вимоги для передклінічних досліджень зі створення електрозварного з’єднання в міжкишковому анастомозі.Матеріали і методи. На основі ознак якості та міцності, що були впроваджені для заварювання артерій, сформулювали первинні вимоги до параметрів експериментального випробувального стенда. Джерелом електрозварювальних імпульсів був адаптований клінічний апарат ЕК-300М1. Використовували електрозварювальний пінцет у варіантах пласких електродів та із зубоподібними елементами, затискачі без кремальєри – та з кремальєрою, з підвищеними можливостями стискання. В умовах гострого експерименту на ділянках кишки свині наклали 3 скобкові анастомози діаметром 29 мм, який містив 2 ряди скобок, та по 8 електрозварних кожним з інструментів. Всі анастомози відразу видаляли та досліджували міцність з’єднання та візуальні якості перетворень тканини.Результати досліджень та їх обговорення. Тиск витоку рідини для скобкового з’єднання склав (24,0±1,0) мм рт. ст. унаслідок прорізування скоб, а для затискача з можливістю стискання електродами тканини до 2 Н/мм2 склав (18,4±5,8) мм рт. ст., в діапазоні від 9,2 до 26,8 мм рт. ст., для решти інструментів – (10,6±7,2) мм рт. ст. Температура його електродів перебувала в діапазоні 53–86 оС. Задовільним визнали проходження електрозварного струму від 1 до 5 А у 65 % спроб

Особливості та ефективність застосування електрозварювання живих тканин у виконанні хірургічного втручання та досягненні локального контролю при лікуванні місцево поширеного раку ободової кишки

The aim of the work: to determine the peculiarities and efficiency of the live tissue electric welding technology applying for surgical proceeding and local control achieving during the advanced colon cancer treatment. Materials and Methods. In 57 patients, welding mobilization and/or anastomosis was performed during surgical interventions, radical or palliative. Inclusion criteria were adenocarcinoma, T3-4, N+, it’s abscessing. The electric welding clinical devices EK-300M1 and Patonmed EKVZ-300 (Ukraine) were used, equipped with special instruments. The features of the resection line, healing and anastomotic function were researched, and the appearance of local tumor recurrence was observed up to 10 years after the surgery. The average patients age was (68.3±8.4) years. Results and Discussion. Electro-welded intestinal anastomoses were made by multi-point (7) and one-stage (8) methods, sutured (42) – by single stitches. Electric welding mobilization took place along the narrow line of current passing, in the planned by surgeon tissues, had not affected by the tumor, regardless of their density and inflammatory changes, at dry operation field because of simultaneous welding hemostasis. The sealing of the lymph nodes capsule and simultaneous closing of lymphatic vessels were occurred. Right orienting of electric current by a surgeon facilitated plane mobilization of specimen. Along with the division, the coagulation pseudocapsule was formed along separated tissue edges. It was possible to mobilize the tumor and infected tissues in case of decay, without violation of the abscess walls integrity. The detection and skeletonizing of organ vessels for their central overlap, which was closed by welding, without imposing a ligature, was provided. Characteristics of electric welding resulted in a slight exudation by drainage, which gave the possibility of reliable control of leakage and anastomotic tightness. Any leakage of electric welding anastomosis was observed, but in sutured one leakage was found in 2 (4.8 %) as grade ІІІ, in 6 (14.3%) grade І or ІІ. The stool, respectively, was observed through (1.9±0.3) days, and (2.6±0.3) days. For 2 years there were observed 12 patients having electric weld anastomosis, for 3 years – 8.5 years – 3 patients, 10 years – 1 patient. Having suture anastomosis were observed for 2 years 34 patients, for 3 years – 20.5 years – 9 patients, 10 years – 3 patients. According to the endoscopic and radiological studies, the line of electro-welded colon connection was difficult to identify. The threads migration from sutured anastomosis line was observed up to 6 months. None of the observable patients in either groups revealed clinical, endoscopic or tomography signs of local tumor recurrence: external deformity of anastomosis or new tumor growth at the site of its removal. The electric welding usage provides an opportunity to achieve tumor removal within R0, in volume D2 and CME. Coagulation of the lymph nodes capsule and their vessels contributes to ablasty during lymphadenectomy. Coagulation pseudocapsule, beside oncological reason, could provide a reduction of postoperative complications number, even in the case of abscess removing or anastomotic dehicience, that might be an important survival background. The vascular closage line properties, made by welding, provides the secondary bleeding prevention in such case.Цель работы: определить особенности и эффективность применения технологии электросварки живых тканей в выполнении хирургического вмешательства и достижении локального контроля при лечении распространенного рака ободочной кишки. Материалы и методы. В 57 больных осуществляли электросварочную мобилизацию и/или наложение анастомоза во время оперативных вмешательств, радикальных или паллиативных. Критериями включения были аденокарцинома, T3-4, N+, абсцедирование. Использовали источники электросварочных импульсов ЕК-300М1 и “Патонмед” ЕКВЗ-300 (Украина), укомплектованные инструментами. Исследовали особенности линии резекции, заживления и функцию анастомоза, наблюдали появление локального рецидива опухоли до 10 лет после вмешательства. Средний возраст больных 68,3±8,4 лет. Результаты исследований и их обсуждение. Электросварной кишечный анастомоз накладывали многоточечным (7) и одномоментным (8) методами, шовный (42) – одиночными стежками. Электросварная мобилизация происходила вдоль узкой линии прохождения тока, в намеченных пределах не пораженных опухолью тканей, независимо от их плотности и воспалительных изменений, на фоне обеспечения гемостаза. Происходило уплотнение лимфатических узлов и одновременное перекрытие лимфатических сосудов. Ориентировка хирургом электросварного тока облегчало футлярную мобилизацию. Одновременно с разделением, вдоль разделенных краев ткани образовывалась коагуляционная псевдокапсула. Без нарушения целостности стенок абсцесса удавалось мобилизовать опухоль и инфицированные ткани в случае распада. Обеспечивалось выделение и скелетизация магистральных питающих сосудов для их центрального перекрытия, которое осуществляли без наложения лигатуры. Особенности электросварки обусловили незначительную выраженность экссудации по дренажам, обеспечивало возможность надежного контроля герметичности анастомоза. Несостоятельность электросварного анастомоза не наблюдали, шовного наблюдали у 2 больных (4,8 %) – III степени, у 6 (14,3 %) I–II степени. Наблюдали в отдаленном периоде с электросварным анастомозом в течение 2 лет – 12 больных, 3 лет – 8, 5 лет – 3, 10 лет – 1. С шовным анастомозом в течение 2 лет наблюдали 34 больных, 3 лет – 20, 5 лет – 9, 10 лет – 3. По данным эндоскопического и рентгенологического исследования, линию электросварного соединения кишки было трудно идентифицировать, а из линии шовного до 6 месяцев наблюдали миграцию нитей. Ни у одного из наблюдаемых больных обеих групп не обнаружили клинических, эндоскопических или томографических признаков местного рецидива опухоли: внешней деформации анастомоза или нового роста опухоли в месте ее удаления. Применение электросварки позволяет достичь удаления опухоли в пределах R0, в объеме D2 и СМЕ. Коагуляция капсулы лимфатических узлов и их сосудов способствует абластичности лимфаденэктомии. Коагуляционная псевдокапсула может обеспечить уменьшение количества послеоперационных осложнений даже в случае удаления абсцесса или несостоятельности швов анастомоза, что может быть важной предпосылкой выживаемости. Свойства электросварного перекрытия сосудов способствуют избежанию вторичного кровотечения в такой ситуации.Мета роботи: визначити особливості та ефективність застосування технології електрозварювання живих тканин у виконанні хірургічного втручання та досягненні локального контролю при лікуванні поширеного раку ободової кишки. Матеріали і методи. У 57 хворих здійснювали електрозварну мобілізацію та/або накладання анастомозу під час операційних втручань, радикальних або паліативних. Критеріями включення були аденокарцинома, T3-4, N+, абсцедування. Використовували джерела електрозварювальних імпульсів ЕК-300М1 та “Патонмед” ЕКВЗ-300 (Україна), укомплектовані інструментами. Досліджували особливості лінії резекції, загоєння і функцію анастомозу, та спостерігали появу локального рецидиву пухлини до 10 років після втручання. Результати досліджень та їх обговорення. Електрозварний кишковий анастомоз накладали багатоточковим (7) та одномоментним (8) методами, шовний (42) – поодинокими стібками. Електрозварна мобілізація відбувалась вздовж вузької лінії проходження струму, у визначених межах не уражених пухлиною тканин, незалежно від їх щільності та запальних змін на тлі забезпечення гемостазу. Відбувалось ущільнення лімфатичних вузлів та одночасне перекриття лімфатичних судин. Орієнтування хірургом електрозварного струму полегшувало футлярну мобілізацію. Одночасно з розділенням, вздовж розділених країв тканини утворювалась коагуляційна псевдокапсула.         Без порушення цілісності стінок гнійника вдавалось мобілізувати пухлину та інфіковані тканини в разі розпаду. Забезпечувалось виявлення та скелетизація магістральних живлячих судин для їх центрального перекриття, яке здійснювали без накладання лігатури. Особливості електрозварювання зумовлювали незначну вираженість ексудації по дренажах, що надавало можливість надійного контролю герметичності анастомозу. Неспроможність електрозварного анастомозу не спостерігали, шовного виявили у 2 хворих (4,8 %) – ІІІ ступеня, у 6 хворих (14,3 %) І–ІІ ступеня. Спостережено у віддаленому періоді з електрозварним анастомозом протягом 2 років – 12 хворих, 3 років – 8, 5 років – 3, 10 років – 1. З шовним анастомозом протягом 2 років спостережено 34 хворих, 3 років – 20, 5 років – 9, 10 років - 3. За даними ендоскопічного та рентгенологічного дослідження лінію електрозварного з’єднання кишки було складно ідентифікувати, а з лінії шовного до 6 місяців спостерігали міграцію ниток. У жодного зі спостережених хворих обох груп не виявили клінічних, ендоскопічних чи томографічних ознак місцевого рецидиву пухлини: зовнішньої деформації анастомозу або нового росту пухлини в місці її видалення. Застосування електрозварювання надає можливість досягти видалення пухлини в межах R0, в обсязі D2 та СМЕ. Коагуляція капсули лімфатичних вузлів та їх судин сприяє абластичності лімфаденектомії. Коагуляційна псевдокапсула може забезпечити зменшення кількості післяопераційних ускладнень навіть у разі видалення абсцесу або неспроможності швів анастомозу, що може бути важливою передумовою виживання. Властивості електрозварного перекриття судин сприяють запобіганню вторинній кровотечі в такій ситуації

Клініко-морфологічні особливості багатоточкового та лінійного товстокишкового електрозварного анастомозу

The aim of the work: to study the influence onto clinical hermetic rupture properties the morphological transformations types inside the colon tissues during electrically welded anastomosis creation using linear or multi-point applying methods and various pressure characteristics of the instrument. Materials and Methods. The swine colon sections 31 cm in diameter, were anastomosed in end-to-end way during acute experiment. There were 2 double-line stapled and 144 electro-welded anastomoses: 48 multy-point, made by toothed tweezers with a topical pressure of 1.8 N/mm2), and 56 linear circular (pressure 2.1 N/mm2 or 3.0 N/mm2). The electric welding device "Patonmed" EKVZ-300 (440 kHz) was used. Anastomoses were tested by a slow liquid injection into closed section, up to 15 mm Hg/min. The 3 types electro-welding connections were divided by blind method to the injection groups. The first group injected up to 24.5 mm Hg. – the pressure of liquid outflow have established for stapled anastomoses. The second group was ruptured. Anastomoses then were sent for histological examination. Results and Discussion. All welded anastomoses remained sealed at a bursting pressure 23.5 mm Hg, and reached a break: multi-point at (37.2±5.2) mm Hg. linear – (created under pressure of 2.1 N mm2) (53.6±9.8) mm Hg, linear (created under pressure 3.0 N/mm2) – (62.8±6.2) mm Hg. The linear anastomoses compound thickness varied from 0.1 to 0.3 mm, and differed slightly in morphological characteristics in 1/3 of its circumference segment, where a large proportion of the lacunas and the number of intervals between the merged coagulated muscle layers were found. The rupture occurred in such segment. Although the integrity of the welding coagulation changes along the anastomoses circumference was preserved. The density of the 3.0 N/mm2-created anastomosis was achieved by lover gaps number and wider layers merging inside the conglomerate. The multi-point anastomosis thickness fluctuated from 1.8 mm to 5 mm in regular. At the point of jagged electrodes edges have convergenced, the merge between the muscle layers were established, the cell fragments and fibers became orientated, and the bond conglomerate was formed. Nearby muscular layers did not merge as topical, although they are involved into coagulation conglomerate, which comprises the muscular and submucosal layers mainly. Serous layers were merged also.Цель работы: влияние на клинические свойства герметичной прочности электросварочного толсто-толстокишечного анастомоза особенностей морфологических преобразований в стенках кишки при применении линейного и точечного методов соединения и различных величин давления в инструменте. Материалы и методы. На участках толстой кишки диаметром 31 см в условиях комплексного острого эксперимента на свиньях наложили 2 двухрядных скобковых анастомозы степлером и по 48 электросварочных: точечной сваркой (зубчатый пинцет с давлением на острие 1,8 Н/мм2) и линейным циркулярным (в вариантах давления на ткань 2,1 Н/мм2 и 3,0 Н/мм2), конец-в-конец. Использовали программу электросварочного аппарата «Патонмед» ЕКВЗ-300 (440 кГц). Испытывали анастомозы медленным, до 15 мм/мин. введением жидкости. Слепым методом выбирали вариант исследования на каждый из 3 типов электросварочного соединения: до наступления разрыва – или до уровня потери герметичности скобкового анастомоза: 23,5 мм. После этого анастомозы направили на гистологическое исследование. Результаты исследований и их обсуждение. Все электросварные анастомозы оставались герметичными при давлении распирания 23,5 мм, и в дальнейшем потеряли герметичность: точечный при (37,2±5,2) мм рт. ст. линейный (создан под давлением 2,1 Н/мм2 ) – (53,6±9,8) мм рт. ст., линейный (создан под давлением 3,0 Н/мм2) – (62,8±6,2) мм рт. ст. Соединение в линейном анастомозе имело толщину от 0,1 до 0,3 мм, и отличалось по морфологическим характеристикам на сегменте 1/3 длины окружности по брыжеечному краю, где обнаружили большую долю щелей и числа промежутков между коагуляционно соединенными мышечными оболочками, хотя целостность коагуляционных изменений по кругу сохраняется. Разрыв происходил в этом сегменте. Созданный под давлением 3,0 Н/мм2 анастомоз имел значительно меньшее количество щелей и лучше соединение слоев стенки в конгломерате. Толщина многоточечного анастомоза волнообразно изменялась от 1,8 до 5 мм. В местах сближения зубоподобных электродов формируются: соединение между мышечными оболочками, пространственная ориентация клеточных фрагментов и волокон, электросварной конгломерат. Перифокально мышечные слои не сливаются, но находятся в составе коагуляционного конгломерата, которых охватывает преимущественно мышечный и подслизистый слои. Серозные оболочки также соединены.Мета роботи: вплив на клінічні властивості герметичної міцності електрозварного товсто-товстокишкового анастомозу особливостей морфологічних перетворень в стінках кишки при застосуванні лінійного та точкового методів з’єднання та різних величин тиску в інструменті. Матеріал і методи. На ділянках товстої кишки діаметром 31 см в умовах комплексного гострого експерименту на свинях наклали 2 дворядних скобкових анастомози степлером та по 48 електрозварювальних: точковим зварюванням (зубчастий пінцет з тиском на вістрі 1,8 Н/мм2) та лінійним циркулярним (у варіантах тиску на тканину 2,1 Н/мм2 та 3,0 Н/мм2), кінець-в-кінець. Використовували програму електрозварювального апарату «Патонмед» ЕКВЗ-300 (440 кГц). Випробовували анастомози повільним, до 15 мм рт. ст./хв введенням рідини. Сліпим методом обирали варіант дослідження на кожен з 3 типів електрозварного з’єднання: до настання розриву – або до рівня втрати герметичності скобкового анастомозу: 23,5 мм рт. ст. Після цього настомози спрямували на гістологічне дослідження. Результати досліджень та їх обговорення. Всі електрозварні анастомози залишалися герметичними при тиску розпирання 23,5 мм рт. ст. і надалі втратили герметичність: точковий за тиску 37,2±5,2 мм рт. ст. лінійний (створений під тиском 2,1 Н/мм2 ) – (53,6±9,8) мм рт. ст. лінійний (створений під тиском 3,0 Н/мм2 ) – (62,8±6,2) мм рт. ст. З’єднання в лінійному анастомозі змінювалася в товщині від 0,1 до 0,3 мм, і відрізнялася за морфологічними характеристиками на сегменті 1/3 довжини кола по брижовому краю, де виявили більшу частку щілин та числа проміжків між коагульовано з’єднаними м’язовими оболонками, хоча загалом суцільність коагуляційних змін по колу зберігається. Розрив відбувався в цьому сегменті. Створений під тиском 3,0 Н/мм2 мав значно меншу кількість щілин та краще з’єднання шарів стінки в конгломераті. Товщина точкового анастомозу хвилеподібно змінювалася від 1,8 до 5 мм. В місцях зближення зубоподібних електродів формуються: з’єднання між м’язовими оболонками, просторова орієнтація клітинних фрагментів і волокон, електрозварний конгломерат. Перифокально м’язові шари не зливаються, але перебувають в складі коагуляційного конгломерату, яких охоплює переважно м’язовий та підслизовий шари. Серозні оболонки також з’єднані

ОСОБЛИВОСТІ ВІДНОВЛЕННЯ ТКАНИННИХ СТРУКТУР У ПЕРІОД ДО 90 ДІБ У МІЖКИШКОВИХ АНАСТОМОЗАХ, СТВОРЕНИХ ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ ТЕХНОЛОГІЇ ЕЛЕКТРОЗВАРЮВАННЯ ЖИВИХ ТКАНИН

The bacterial inflammation obligatory arises after ischemic necrosis under the sutures in the intestinal wall inside uncomplicated intestinal anastomosis. It determines the healing type causes cicatricial replacement of intestinal tissue, additionally supported by suture material encapsulation and rejection process. The aim of the study – to investigate the tissue structures reparation features in the intestinal anastomosis, created by using the Live Tissues Electric Welding Technology, during the period of tissue reparation and scar origin. Materials and Methods. Changes in intestinal anastomoses were studied after 4, 7, 21, 45 and 90 days after its creation from the positions of gut wall tissues structure reparation. A circular electrowelded small intestinal anastomosis was applied in 18 pigs in a chronic experiment. The electric welding devices EK-300M1 and Patonmed-300 were used, as well as prototypes of surgical instrument for circular intestinal anastomoses creating. The hematoxylin-eosin and Van Gieson histopathologic techniques were used. Results and Discussion. In 7 days, the strength of the welded anastomosis exceeds 220 mm Hg, because outstanding tissue was ruptured. The signs of tissue structure reparation appeared: the welded zone thinning with symmetrical approach of the visually unaltered areas of anastomosed intestines, compared to 4 days. Also, differently directed at 4 day collagen fibers are becoming orientation and bundles formation. The young connective tissue comprised a wide network of newly formed functioning blood arteriols. In 21 day none inflammatory sign was present. Fibrous connective tissue networks the separate muscle bundles, and penetrates 5 mm into the connected gut edges. Various ranges of vessels yet formed and functions. In 45 days tissue thickening due to membranes collagenization as well as muscle layers, arteries and veins coverage by collagen fibers are noted. The vessels pass right through the welding anastomose line, and are quickly coloured. In 90 days, the fibrous network has not tend to merge into a continuous scar, and the anastomose line can be determined only by network expression around individual smooth muscle fibers, and by point of fibers tangential orientation change. The mucosal folds are restored up to line. Conclusions. The frame continuity of the anastomosed intestinal walls, which is restored at the electric welding site is a prerequisite for the rich capillary blood supply and symmetrical restoration of the tissue structure of the intestinal wall after 7 days. The foreign bodies and microorganisms absence in the welded intestinal anastomosis structure leads to inflammation components disappearance during 21 days, which also provides the scar structure formation in delicate pathway, avoiding cicatrix tissue replacement.Наличие гнойно-некротического воспаления под швами в межкишечном анастомозе определяет заживление грубым рубцом, который замещает тканевую структуру на фоне инкапсуляции и отторжения шовного материала. Цель исследования – изучить особенности восстановления тканевых структур в области межкишечного анастомоза, созданного с применением технологии электросварки живых тканей в период репарации и формирования рубца. Материалы и методы. Исследовали изменения в межкишечном анастомозе через 4; 7; 21; 45 и 90 суток после его создания с точки зрения восстановления структуры тканей и стенки кишки. Циркулярный электросварной тонко-тонкокишечный анастомоз наложили у 18 свиней в хроническом эксперименте. Использовали электросварочные аппараты ЕК-300М1 и Патонмед ЭКВЗ-300, а также прототипы циркулярных электросварочных инструментов. Базовое окрашивание препаратов анастомоза проводили за гематоксилином и еозином или по Ван-Гизон. Результаты исследований и их обсуждение. Через 7 суток прочность электросварочного анастомоза на разрыв превысила 220 мм рт. ст. Появились признаки восстановления тканевых структур: симметричное сближения границ визуально неизме­ненных участков кишки, по сравнению с 4 сутками, на фоне ориентации и формирования пучков разнонаправленных коллагеновых волокон. Сформирована молодая соединительная ткань с сетью артериол. Через 21 сутки признаков воспаления не было. Волокнистая соединительная ткань кружевами охватывает тканевые структуры и проникает на 5 мм вглубь симметрично соединенных краев кишки. Функционируют сосуды разного типа. Через 45 суток имеется коллагенизация вдоль всех мембран и оболочек. Сосуды соединенных участков окрашиваются сквозь линию анастомоза. Через 90 суток тенденции к слиянию в сплошной рубец нет, складки слизистой восстановлены, а линия соединения едва определяется по изменению ориентации волокон. Выводы. Каркасная непрерывность оболочек кишечника, которая восстанавливается в месте создания электросварного анастомоза, является предпосылкой богатого сквозного кровоснабжения и симметричного восстановления тканевой структуры стенки кишки уже через 7 суток. Отсутствие посторонних тел и микроорганизмов в структуре электросварного анастомоза приводит к исчезновению воспаления через 21 сутки, что также является составляющим формирования кружевной нежной, а не замещающей структуры соединенительной ткани в нем.Наявність гнійно-некротичного запалення під швами в міжкишковому анастомозі визначає загоєння грубим рубцем, що заміщує тканинну структуру, на тлі інкапсуляції та відторгнення шовного матеріалу. Мета дослідження – вивчити особливості відновлення тканинних структур у ділянці міжкишкового анастомозу, створеного із застосуванням технології електрозварювання живих тканин у період репарації і формування рубця. Матеріали і методи. Досліджували зміни в міжкишковому анастомозі через 4; 7; 21; 45 та 90 діб після його створення з погляду відновлення структури тканин та стінки кишки. Циркулярний електрозварний тонко-тонкокишковий анастомоз наклали 18 свиням у хронічному експерименті. Використовували електрозварювальні апарати ЕК-300М1 і Патонмед ЕКВЗ-300 та прототипи циркулярних електрозварювальних інструментів. Базове забарвлення препаратів анастомозу здійснювали за гематоксиліном та еозином або за Ван-Гізон. Результати досліджень та їх обговорення. Через 7 діб міцність електрозварного анастомозу на розрив перевищила 220 мм рт. ст. З’явилися ознаки відновлення тканинних структур: симетричне зближення меж візуально незмінених ділянок кишки, порівняно з 4-ю добою, на тлі орієнтації та формування жмутків різноспрямованих колагенових волокон. Сформовано молоду сполучну тканину з сіткою артеріол. Через 21 добу ознак запалення не було. Волокниста сполучна тканина мереживно охоплює тканинні структури і проникає на 5 мм вглибину симетрично з’єднаних країв кишки. Функціонують судини різного типу. Через 45 діб наявна колагенізація уздовж усіх мембран і оболонок. Судини з’єднаних ділянок забарвлюються крізь лінію анастомозу. Через 90 діб тенденції до злиття у суцільний рубець немає, складки слизової відновлені, а лінія з’єднання ледь виразна за зміною орієнтації волокон. Висновки. Каркасна безперервність оболонок кишечника, що відновлюється на місці створення електрозварного анастомозу, є передумовою багатого наскрізного кровопостачання та симетричного відновлення тканинної структури стінки кишки вже через 7 діб. Відсутність сторонніх тіл і мікроорганізмів у структурі електрозварного анастомозу зумовлює зникнення запалення через 21 добу, що також є складовою формування мережевної ніжної, а не заміщувальної структури з’єднання сполучної тканини в ньому

ПОРІВНЯЛЬНЕ ВИПРОБУВАННЯ ОРГАННОЇ МОДЕЛІ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОЗВАРНОГО МІЖКИШКОВОГО АНАСТОМОЗУ В ЛАБОРАТОРНОМУ ЕКСПЕРИМЕНТІ

In animal replacement by organ model for experimental human intestine modeling, it is incomprehensible the porcine organ complex remain, first of all, its intestinal wall dielectric properties as well as electrically welded compound forming possibility. The aim of the work – to determine the selected organ model conformity to the needs of the laboratory experimental conditions for creating an intestinal anastomosis by electric welding method, instead of animal acute experiment providing. Material and Methods. The features of thickness, impedance and substrate formation of an electrically welded tissues connection between the small intestines by 24–27 mm diameter or colon by 27–31 mm were studied. Swine organ complex was chosen as the organ model. It was cooled to 4 ºC and delivered to the laboratory within 6–10 hours. The bioimmitant was immersed in a warm (26–32 ºC) solution of 0.9 % NaCl for 10–20 min. The obtained indices were compared with those obtained in an acute experiment on a 45 kg male pig, with the consent of the bioethics committee. Eight electric welded anastomoses were created in the animal model and 52 in the organ complex. The pressure of 2.1 N/mm2 or 3.0 N/mm2 was applied to the electrodes. A pulsed high-frequency voltage, increasing from 80 V to 120 V, was applied for 0.2 seconds. The intestinal anastomosis site was removed for histological examination. Results. The similarity of both groups’ tissues in elasticity and density, at the elasticity boundary, was noted under pressure. The animal had higher volume resistance of the muscle layer, but the dynamics of thinning – the same, which indicates a similar structural strength of the tissue layers. During the initial impulse, tissue impedance decreased smoothly, after which it gradually grew. During next impulse, the impedance had fallen peak, and then almost linearly increased during the entire impulse. This form of impedance reactivity stabilized to second impulse observed in 92.3 % organ probes and 96.2 % in animal. In all studies, a dense connection of the walls was formed as a result of coagulation changes in the bundles of smooth muscles and collagen fibers nonlineary, but as continuously formated structure. Conclusions. The dynamics under compression, the electric welding impulses flow through the tissue and the electric welding anastomosis structure were the same as in organocomplex as during the animal acute experiment. As for synergistic effect on the intestinal tissues during electric welding anastomosis creating, the technology development at this field requires numerous experimental studies. Considering the basic mechanical and electrical characteristics of living tissue as well as expected morphological electrowelded transformations reproduction in the examined organ model, it looks possible to fully replace the animal model at this experimental stage, and to conduct a long laboratory experiment.При замещении живой свиньи органной моделью кишки человека из свиного органокомплекса для нужд эксперимента непонятной является полноценность сохранения, прежде всего, диэлектрических свойств стенки кишки и возможности образования в ней субстрата электросварного соединения. Цель – определить соответствие выбранной органной модели потребностям лабораторного этапа отработки условий создания межкишечного анастомоза с применением метода электросварки, вместо проведения острого эксперимента на животном. Материал и методы. Исследовали особенности изменения толщины, импеданса и образования субстрата электросварного соединения в тканях тонкой кишки диаметром 24–27 мм и толстой кишки диаметром 27–31 мм. Органной моделью выбрали органокомплекс свиньи. Его охлаждали до 4 ºС и в течение 6–10 часов доставляли в лабораторию. Там биоимитатор погружали в теплый (26–32 ºС) раствор 0,9 % NaCl на 10–20 мин. Полученные показатели сравнили с полученными в остром эксперименте на свинье массой 45 кг, с согласия комитета по биоэтике. Создали 8 электросварных анастомозов на животной модели и 52 на органокомплексе. Извне на электроды прикладывали давление 2,1 Н/мм2 или 3,0 Н/мм2. Подавали импульсное высокочастотное напряжение, равномерно возрастающее от 80 В до 120 В в течение 0,2 секунды. Участок соединения кишки удаляли для гистологического исследования. Результаты. Под давлением отметили сходство тканей по эластичности и плотности, на границе эластичности. У животного была выше объемная резистентность мышечного слоя, но динамика утончения – тождественной, что свидетельствует о сходстве структурной прочности слоев ткани. В первоначальном импульсе импеданс плавно снижался, после чего плавно возрастал. В следующем импульсе импеданс мгновенно падал, а затем почти линейно возрастал в течение всего импульса. Подобная форма реактивности импеданса стабилизировалась с другого импульса в 92,3 % проб на органокомплексе и 96,2 % у животного. Во всех исследованиях образовывалось плотное соединение стенок в результате коагуляционных изменений пучков гладкомышечных волокон и коллагеновых волокон неоднородной глубины, но с образованием сплошной непрерывной структуры. Выводы. Динамика сжатия, протекание электросварочного импульса сквозь ткань и структура электросварочного анастомоза при использовании органокомплекса были такими же, как и во время острого эксперимента на животном. Принимая во внимание синергичность воздействия на ткани кишки при создании электросварного анастомоза, разработка технологии его создания требует проведения многочисленных экспериментальных исследований. Учитывая воспроизведение в исследованной органной модели базовых механических и электрических характеристик живой ткани и ожидаемых морфологических электросварных преобразований можно сделать вывод, что существует возможность полноценного замещения животной модели на этой стадии разработки и проведения длительного лабораторного эксперимента.При заміщенні живої свині органною моделлю кишки людини зі свинячого органокомплексу для потреб експерименту незрозумілою є повноцінність збереження діелектричних властивостей стінки кишки та можливості утворення в ній субстрату електрозварного з’єднання. Мета – визначити відповідність обраної органної моделі потребам лабораторного етапу відпрацювання умов створення міжкишкового анастомозу з застосуванням методу електрозварювання, замість проведення гострого експерименту на тварині. Матеріал і методи. Дослідили особливості зміни товщини, імпедансу та утворення субстрату електрозварного з’єднання в тканинах тонкої кишки діаметром 24–27 мм та товстої кишки діаметром 27–31 мм. Органною моделлю слугував органокомплекс свині. Його охолоджували до 4 ºС та протягом 6–10 годин доставляли до лабораторії. Там біоімітатор занурювали у теплий (26–32 ºС) розчин 0,9 % NaCl на 10–20 хв. Отримані показники порівняли з отриманими в гострому експерименті на свині масою 45 кг, за згодою комітету з біоетики. Створили 8 електрозварних анастомозів на тваринній моделі та 52 на органокомплексі. Ззовні на електроди прикладали тиск 2,1 Н/мм2 або 3,0 Н/мм2. Подавали імпульсну високочастотну напругу, що рівномірно зростала від 80 В до 120 В впродовж 0,2 секунди. Ділянку з’єднання кишки видаляли для гістологічного дослідження. Результати. Під зовнішнім стисненням ми відзначили подібність еластичності та щільності, на межі еластичності. У живої тварини була вища об’ємна резистентність м’язового шару, але динаміка стоншання – тотожною, що свідчить про подібність структурної міцності шарів тканини. У первинному імпульсі імпеданс плавно знижувався, після чого плавно зростав. У наступному імпульсі імпеданс миттєво падав, а потім майже лінійно зростав впродовж всього імпульсу. Подібна форма реактивності імпедансу стабілізувалася з другого імпульсу в 92,3 % проб на органокомплексі та 96,2 % – на тварині. В усіх дослідженнях утворювалось щільне з’єднання внаслідок коагуляційних змін пучків гладеньком’язових волокон та колагенових волокон неоднорідної глибини, але з утворенням суцільної безперервної структури. Висновки. Динаміка стиснення, перебіг електрозварного імпульсу крізь тканину та структура електрозварного анастомозу при використанні органокомплексу були такими ж, як і під час гострого експерименту на тварині. З огляду на синергійність впливу на тканини кишки при створенні електрозварного анастомозу, розробка технології його створення потребує проведення численних експериментальних досліджень. Враховуючи відтворення у дослідженій органній моделі базових механічних та електричних характеристик живої тканини та очікуваних морфологічних електрозварних перетворень можна зробити висновок, що існує можливість повноцінного заміщення тваринної моделі на цій стадії розробки та проведення тривалого лабораторного експерименту

Tissue structural phases of gut anastomosis formation by radiofrequent electric welding supply

Podpriatov S. S., Podpryatov S. E., Gichka S. G., Marinsky G. S., Chernets O. V., Tkachenko V. A., Grabovsky D. A., Lopatkina K. G., Tkachenko S. V. Tissue structural phases of gut anastomosis formation by radiofrequent electric welding supply. Journal of Education, Health and Sport. 2018;8(11):635-642. eISNN 2391-8306. DOI http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.2562223 http://ojs.ukw.edu.pl/index.php/johs/article/view/6583 The journal has had 7 points in Ministry of Science and Higher Education parametric evaluation. Part b item 1223 (26/01/2017). 1223 Journal of Education, Health and Sport eISSN 2391-8306 7 © The Author(s) 2018; This article is published with open access at Licensee Open Journal Systems of Kazimierz Wielki University in Bydgoszcz, Poland Open Access. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Noncommercial License which permits any noncommercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author (s) and source are credited. This is an open access article licensed under the terms of the Creative Commons Attribution Non commercial license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/) which permits unrestricted, non commercial use, distribution and reproduction in any medium, provided the work is properly cited. This is an open access article licensed under the terms of the Creative Commons Attribution Non commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/) which permits unrestricted, non commercial use, distribution and reproduction in any medium, provided the work is properly cited. The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this paper. Received: 19.11.2018. Revised: 22.11.2018. Accepted: 30.11.2018. TISSUE STRUCTURAL PHASES OF GUT ANASTOMOSIS FORMATION BY RADIOFREQUENT ELECTRIC WELDING SUPPLY S. S. Podpriatov1,2, S. E. Podpryatov1,2,3, S. G. Gichka4, G. S. Marinsky3, O. V. Chernets3, V. A. Tkachenko3, D. A. Grabovsky3, K. G. Lopatkina3, S. V. Tkachenko3 1Clinical Research Centre of Bonding/Welding Surgery and New Surgical Technologies, Kyiv, Ukraine 2Kyiv Municipal Hospital Clinic #1, Kyiv, Ukraine 3The E.O. Paton Electric Welding Institute of National Academy of Science of Ukraine 4O.O. Bogomolets National Medical University, Kyiv, Ukraine [email protected] Sergii S. Podpriatov - PhD, MD, proctologist, general surgeon at the Clinical research centre of bonding/welding surgery and new surgical technologies, Kyiv, Ukraine, and post-doctorant of the Department of Thoracic Surgery and Pulmonology, P.L.Shupik National Medical Academy of Postgraduate Education tel. mob +380 67-6933990, [email protected] ORCID ID 0000-0001-5942-6311 Sergiy E. Podpryatov Doctor of Science (Medicine), Head of the Clinical research centre of bonding/welding surgery and new surgical technologies, Kyiv, Ukraine, (44) 560-89-42 [email protected] ORCID ID 0000-0003-1350-7532 Sergiy Gichka - Doctor of Science (Medicine), professor, Head of the Department of Pathological Anatomy №2, O.O. Bogomolets National Medical University, +380 506806530 [email protected] ORCID ID 0000-0002-6821-0085 Georgiy Marynskyy - Doctor of Science (Engineering), Head of the Department “Welding and Related Technologies for Medicine and Environment” at the E.O.Paton Electric Welding Institute of the National Academy of Science, Ukraine (+38044) 205-1710, [email protected] ORCID ID 0000-0003-0753-0154 Oleksandr Chernets – Doctor of Science (Engineering), Chief Scientific Staff of the Department «Welding and Related Technologies for Medicine and Environment» at the E.O. Paton Electric Welding Institute of the National Academy of Science of Ukraine; (+38044) 205-2006, [email protected] ORCID ID 0000-0001-8537-2302 Viktor Tkachenko –– scientific Staff of the Department “Welding and Related Technologies for Medicine and Environment” at the E.O. Paton Electric Welding Institute of the National Academy of Science, Ukraine (+38044) 200-8226 [email protected] Dmytro Grabovsky – engineer of the Department “Welding and Related Technologies for Medicine and Environment” at the E.O. Paton Electric Welding Institute of the National Academy of Science, Ukraine (+38044) 200-8226 [email protected] Katherine Lopatkina – scientific Staff of the Department “Welding and Related Technologies for Medicine and Environment” at the E.O. Paton Electric Welding Institute of the National Academy of Science, Ukraine (+38044) 205-25-89, [email protected] ORCID ID 0000-0002-7604-6174 Sergiy Tkachenko – Deputy head of the Department “Welding and Related Technologies for Medicine and Environment” at the E.O. Paton Electric Welding Institute of the National Academy of Science, Ukraine (+38044) 200-8226 [email protected] ORCID ID 0000-0002-5524-6273 Abstract Introduction. The preferences of radiofrequency-based tissue fusion of intestinal anastomosis are based on its uncompleted healing and vital restructuration during the welding variant. But the radiofrequency fusion process monitoring still is sophisticated, so further researches are mandatory to create new settings. Aim. To study the phases of tissue changes that occurs in gut wall tissue during the welding anastomosis creating, as its estimating criteria. Material and methods. The same voltage, form and duration of the welding impulses’ tissue effects, based on radio frequency 440 kHz were studied. The swine organ complex was delivered to laboratory during 6 hours at 4 оС, and then was heated to 28-32 оС into 0.9% NaCl. Two intestine walls having human sizes were positioned on electrodes inside the anastomotic device prototype. 120 experiments were provided using pressure values 2.1, 3.0, 3.9 and 5.0 N/mm2 for tissues thinning. After completion of the welding supply, anastomosed tissues were taken for morphological studies. Results. We established the 4 common phases of welding-provided tissue restructuration inside gut organ walls, starts from oedema and widening of connective tissue septums with slight collagen fibres denaturation, throw loosing of layers integrity with attaining wave-like periodical deformation, next to the start of two organ walls merging in local points into fissured tissue substrate, and the merging process spreads along the whole organ walls finally. Simultaneously, the formed tissues common substrate becomes solid structure, homogeneous density and coagulation depth. Conclusions. The structural phases of gut organs’ tissues welding merging into homogeneous anastomosis substrate are: i) initial mucous epithelium destruction; ii) tissues loosening, partial fragmentation and orientation; iii) sealing of collagen fibres to smooth muscle cells; iv) derivation of walls merging points; v) forming continuous solid but structured tissue substrate, is dense and armoured by multi-point collagen fibres to smooth muscle cells sealing. Discussion. As for similarity of welding-provided restructuration phases, inside investigated gut organs, having so different walls, the welding anastomotic process could be uniform for surgical needs. Key words: intestine, electric welding, anastomosis tissue structure, pig, muscle cell, collagen fibres, sealing, impulses, experiment, stomach, current