Heimdal en zijn negen moeders

home > terug naar module overzicht > OZT-Cavitatiechirurgie

Heimdal heeft Odin als vader en maar liefst negen moeders. Hij wordt geboren uit het schuim van de branding dat ontstaat als de golven breken. Hij wordt 'de witte god' genoemd omdat zijn huidskleur en haar zo wit zijn als het schuim waaruit hij wordt geboren. Hij is niet bijzonder sterk, maar heeft andere eigenschappen die hem een speciale plaats geven in de Noordse mythologie. Hij kan in de toekomst kijken en gebruikt dit om zich te verdedigen, een slag of een stoot kan hij makkelijk ontwijken omdat hij deze al van tevoren ziet aankomen. Hij heeft als attribuut een hoorn waarop hij zo hard kan blazen dat het geluid in alle werelden (negen) wordt gehoord.

OPERATIEVE ZORG EN TECHNIEKEN
Module: Cavitatiechirurgie
J. van Reekum
B2012.0.1, augustus 2012

Uitgever: VERES Publishing
NUR-code: 876
NUR-omschrijving: Specialistische geneeskunde: algemeen

© 2012. J. van Reekum/VERES Publishing
Uit deze internet publicatie mag worden overgenomen of geciteerd met vermelding van bron en uitgever.

VERES Publishing
Van Spaenweg16
6862 XK Oosterbeek

Voorwoord en verantwoording

Deze module is 'under construction', er wordt doorlopend aan gewerkt en veranderd.

Doelstelling voor deze module:
De student/cursist kan de toestellen voor cavitatiechirurgie bedrijfsklaar maken en aansluiten en de operateur ter zake kundig assisteren bij het veilig gebruik van dit toestel.

Inhoud

1 Geschiedenis
2 Natuurkunde en techniek
3 Cavitatiechirurgie, toepassing en veiligheid
Bronnen

 1 Geschiedenis

Bladwijzers:
1.1 De ontdekking van cavitatie
1.2 Toepassingen
1.3 De medische toepassing
Doelstellingen

 1.1 De ontdekking van cavitatie

Figuur 1: Cavitatie bij een scheepsschroef
Cavitatie bij een scheepsschroef

Cavitatie kan metaal doen oplossen. Dit is bekend geworden rond 1880 toen de zeilvaart plaatsmaakte voor de aandrijving met schroeven. De schroeven van de eerste stoomboten werden van staal gemaakt en zijn bleken aan het einde van het schroefblad sterk te slijten. Dit leek op corrosie, maar het miste de roestvorming die kenmerkend is voor het roesten van staal. Daar kwam bij dat de corrosie voornamelijk plaats vond aan aan de buitenzijde van de schroefblad omtrek en dan ook nog aan de achterzijde. Bij de boten met raderaandrijving was dit fenomeen onbekend. Gewoon 'roesten' kon het ook niet zijn, want dan zou deze corrosie over het gehele schroefblad aanwezig moeten zijn en niet alleen aan de achterzijde van de omtrek.
In eerste instantie heeft men het fenomeen niet goed kunnen doorgronden en men noemde het "waterspat". Bij proefnemingen met scheepsschroeven in een glazen bak, zag men boven een bepaalde draaisnelheid, aan het uiteinde achter het schroefblad een spiraal van belletjes ontstaan. Deze belletjes ontstonden precies daar waar de schroefbladen het meest sleten.
Bronzen schroeven hadden hadden hier veel minder of bijna geen last van. Brons, een mengsel van koper en tin, heeft een waterdichte en heel harde oxide laag en deze laag lost minder makkelijk in water op dan de oxidelaag van staal (dat is roest en dat is poreus).
Dat wat men voor luchtbelletjes aanzag, bleek later geen luchtbelletjes te zijn, maar 'vacuüm' belletjes. Het zijn deze vacuüm belletjes die het gevormde oxide van staal, van de ondergrond 'afzuigen'.

 1.2 Toepassingen

Kun je met vacuüm belletjes in water snijden? Ja, en het gebeurt al een tijdje. In de jaren dertig van de vorige eeuw werd er al door de grond gesneden met een dikke waterstraal om de rots eronder bloot te leggen en de stenen met het gouderts erin eruit te spoelen. Hele dalen in Canada (Klondyke) zijn met de waterstraal van hun toplaag ontdaan om het goud eronder te kunnen winnen. Na de goudwinning bleef er alleen de kale onvruchtbare rotsgrond achter. “Hydro mining” heette dat. Niet erg milieuvriendelijk, ‘het goud wordt duur betaald’.
Nu zult u misschien zeggen: “Dat is helemaal niets nieuws, dat doen we al tijden en dat noemen we 'pulse-lavage'”. Het lijkt er wel op, maar de waterstraal van de pulse-lavage heeft niet een zo hoge druk. Pulse-lavage snijdt echt niet door roestvast staal heen en dat kan een hoge druk waterstraal wel.
Draagt u op dit moment een T-shirt of een katoenen overhemd? Dikke kans dat de stof daarvan gesneden is met een hoge druk waterstraal. Er worden meerdere lagen tricot op elkaar gelegd en met een potlood dunne waterstraal snijdt men dan de voor en achterpanden uit de stof. Zo ontstaan er pakketen voor- of achterpanden, die naar het naaiatelier gaan om aan elkaar te worden gezet. Waarom niet gewoon knippen met een schaar? Een schaar laat zich moeilijk sturen door een computer en een waterstraal kan dat wel. Waarom ponsen ze die panden dan niet uit de stof? Dan moet je wel voor elke maat een ander snijstempel gebruiken en (nou komt het) tricot is niet erg vormvast. Het is rekbaar en samendrukbaar en laat zich daarom slecht ponsen of snijden als het in meerdere lagen op elkaar ligt. Deze laatste eigenschap geldt ook voor weefsel van mensen en dieren. Daar waar de waterstraal iets raakt, ontstaan de vacuüm belletjes en deze verbreken de samenhang van de katoendraden of de grond of zelfs metaal. Een hoge druk reiniger haalt door cavitatie het vuil uit de poriën van tegels. Een ultrasonore reiniger haalt door cavitatie het vuil uit de scharnieren van instrumenten.
Cavitatie kan worden opgewekt door een straal vloeistof die tegen een voorwerp botst (hoge druk reiniger) of door een voorwerp in een vloeistof te laten bewegen (scheepsschroef of de bak met water van een ultra sonore reiniger).

 1.3 De medische toepassing

In de mechanica van snijden is het zo dat een mes harder moet zijn dan het materiaal waarin het moet snijden. Ultrasonoor snijden zoals met de CUSA® of phaco-emulsificatie van de lens berust niet op snijden door met een harder materiaal de cellen te splitsen, maar op cavitatie en cavitatie is een verschijnsel dat zelfs pantserstaal kan stukmaken. Men spreekt wel van 'ultra sonoor snijden', maar in werkelijkheid verpulvert het weefsel door de vacuüm belletjes en is er geen sprake van snijden. Bij het snijden met een dunne waterstraal zijn het weer de gevormde vacuüm belletjes die het weefsel verpulveren.
Het inzetten van een CUSA® (cavitron ultrasonic surgical aspirator) of phaco-emulsificatie van een lens zijn nu de meest voorkomende vormen van cavitatie chirurgie en de juiste omschrijving zou zijn 'cavitatie ablatie'. Phaco-emulsificatie geeft de indruk dat de cellen van de lens heel blijven en met de spoelvloeistof een emulsie vormen, maar in werkelijkheid zijn het de celwanden die de emulsie vormen en zijn de cellen 'uit elkaar gebarsten'. Het heeft overeenkomstige eigenschappen met het snijden in de elektrochirurgie waar ook de cellen door de temperatuur verhoging openbarsten.
Andere toepassingen van ultra sonore trillingen zijn de ultra sound scanner voor metingen van het oog, locatie van zenuwen en de echografie van de foetus in de baarmoeder. Hierbij wordt in twee richtingen van de piëzo eigenschappen van een kristal gebruik gemaakt; eerst wordt er een trilling opgewekt door een elektrische puls op het kristal te zetten en daarna wordt hetzelfde kristal gebruikt om de echo op te vangen en weer om te zetten in elektriciteit.
Het werken met de Ultracision® (snijden/coaguleren) is weliswaar gebaseerd op ultra geluid, maar berust niet op cavitatie. Het principe is vergelijkbaar met elektrochirurgie omdat de eiwitten in het weefsel door trillen worden gedenatureerd zonder de cellen kapot te maken. Dit is fundamenteel anders dan cavitatie chirurgie waarbij de cellen wel worden vernietigd.

 Doelstellingen

De student kan het effect van cavitatie op weefsel weergeven.
De student kan tenminste 3 toepassingen van cavitatie noemen.
De student kan het verschil aangeven tussen de toepassing van ultra geluid bij CUSA® en phaco lensaspiratie en Ultracision®.

terug naar het begin van dit hoofdstuk
terug naar de inhoudsopgave

 2 Natuurkunde en techniek

Bladwijzers:
2.1 Opwekken van cavitatie
2.2 De techniek van de ultrasonore weefselablatie
2.2.1 Piëzo principe, 2.2.2 Piëzo-handstuk
2.2.3 Magnetostrictie principe, 2.2.4 Magnetostrictie handstuk
2.3 De techniek van de hydrojet weefselablatie
2.3.1 De techniek van de hydro-jet, 2.3.2 Hydro-jet handstuk
2.4 Verschillen tussen ultrasonore en hydrojet chirurgie
2.4.1 Weefselspecifiek effect, 2.4.2 Maximale druk en weefselsoort,
2.4.3 vermogensregeling
2.5 Coagulatie met ultrasonoor geluid
2.5.1 De techniek van coagulatie met ultra sonoor geluid, 2.5.2 Handstuk voor coagulatie met ultra sonoor geluid
Doelstellingen

 2.1 Opwekken van cavitatie

Figuur 2: Ultrasonoor cavitatie
ultrasonoor cavitatie

Cavitatie bij ultrasonore chirurgie ontstaat door een abrupte verandering van de plaats van een (meestal metalen) tip. In de tekening is te zien dat een heen en weer bewegende tip, bij het naar buiten komen, een verdichting in een vloeistof geeft in de vorm van schokgolven. Het samenpersen van een vloeistof is haast niet mogelijk en daarom ontstaan er schokgolven. Na enige tijd verdeelt de druk zich weer over de rest van de vloeistof.
Beweegt de tip zich weer naar binnen, dan ontstaat in het verloop van de terugtrekkende tip een drukdaling, die zo groot is dat er dampbellen in het water ontstaan. De druk in deze dampbellen is zeer laag en zij ontstaan alleen maar omdat de traagheid van de vloeistof te groot is om de terugtrekkende tip te kunnen volgen. Men spreekt over vacuümbellen, maar dat is natuurkundig onmogelijk, er zit wel degelijk waterdamp in de bellen. De druk in de bellen is wel zo laag dat er bijna van een vacuüm sprake is.
De lage druk dampbellen hebben maar een heel korte levensduur en zij imploderen nog voordat de tip weer naar buiten schuift. De kracht van deze vele implosies is plaatselijk zo hoog, dat het de cellen van het weefsel uit elkaar trekt en daarme de natuurlijke samenhang wordt verbroken. Het effect lijkt het meeste op elektrochirurgisch snijden waarbij de cellen door druk van binnenuit (het verdampende intracellulaire water) uit elkaar spatten. Het maakt niet uit of de cellen uit elkaar spatten door de druk van binnenuit of door de zuiging van buitenaf.
Hoe hard de lage druk dampbellen aan de cellen kunnen trekken hangt af van de ruimte die de uitgeschoven tip inneemt, de afstand die de tip verschuift (de amplitude) en van de snelheid waarmee deze wordt teruggetrokken. Vooral de laatste factor is doorslaggevend voor de diepte van de onderdruk in de bellen. Is de frequentie van de tip hoog, dan is het vacuüm in de bellen erg sterk en kunnen de hardste materialen worden aangepakt.
Een hard, matuur cataractisch lensje wordt door de tip van het phaco apparaat geheel verpulverd en dan opgezogen.
Polymethyl methacrylaat beencement wordt door de Ultra Drive® ‘curettes’ omgezet in een soort pap zonder enige samenhang. Voor zachter weefsel hoeft het vacuüm in de bellen niet zo diep te zijn en kan de frequentie van het apparaat lager zijn (soms is het dan hoorbaar als een hoge pieptoon of als sissen).
Het mechanisch opwekken van vacuümbellen heeft zijn beperkingen. De massa van de heen en weer bewegende tip beperkt de maximale frequentie. Daarmee is er ook een beperking in de soorten weefsel dat met ultrasonore chirurgie kan worden geëmulsificeerd. De frequentie kan nooit zo hoog worden gemaakt dat er alles mee kan worden bewerkt.
Een andere eigenschap van de ultrasonore tip is dat deze door het trillen warm wordt. Deze warmte is niet altijd gewenst. Bij phaco- emulsificatie zou de temperatuur van de tip zo hoog kunnen worden dat er warme spoelvloeistof opstijgt naar het bovenste punt van de voorste oogkamer en hier voor cornea schade zorgt. Het afgegeven vermogen aan de tip van een phaco toestel mag daarom nooit hoger zijn dan 5W.
De techniek van het snijden met water onder hoge druk komt nu ook op de OK. Water staat niet bekend om zijn hardheid (soms wel, maar dat noemt men zo als er veel kalk in is opgelost), hoewel er waterskiërs zijn die, nadat ze zijn gevallen, je kunnen vertellen dat water zo hard is als beton. Het is niet door de hardheid van het water dat er een snijdend effect optreed. Het watermes werkt door cavitatie, net als de ultrasonore methode.

Figuur 3: Waterspat of straal-cavitatie.
Waterspat of straal-cavitatie.

De drukverhoging kan ook gemaakt worden door met een krachtige pomp een waterstraal op te wekken. De druk op het water plant zich (volgens de wet van Pascal) naar alle zijden gelijkmatig voort en dus ook naar de uiterste punt van de waterstraal. Zodra de waterstraal de uitspuitopening verlaat begint deze te divergeren (uit te waaieren). Om dit tegen te gaan laat men de waterstraal om zijn as draaien. Zo blijft de straal nog enige tijd intact en verandert niet direct na de uitstroomopening in een nevel. Wie kinderen met een SuperSoaker heeft (of zelf een SuperSoaker heeft) kan dit ook zien; bij het tot een hoge druk oppompen van het reservoir, is de reikwijdte van de straal nauwelijks groter dan bij een lagere druk. De straal heeft bij een hoge druk veel eerder de nijging om te divergeren en in een aërosol te veranderen.
Om dit uitwaaieren of divergeren tegen te gaan zijn er in het handstuk spiraalvormig groeven aangebracht die de waterstraal om de eigen as laten roteren. Hierdoor 'schroeft' de straal zich door de lucht heen en ontstaat er minder divergentie. Dit tegenwerken van de divergentie blijft niet aanwezig en zelfs bij de hoogste druk (150 Bar) ontstaat na 30cm straallengte een divergentie die de straal doet overgaan in een 'watermist'. Deze draaiing geeft de toevoeging ‘Helix’ aan de naam van het toestel.
Bij contact van de waterstraal met het weefsel neemt de druk ook zeer snel af, de druk wordt doorgegeven aan het weefsel dat daardoor ‘indeukt’. Hierdoor daalt de druk in de waterstraal heel snel. Over biologisch weefsel ligt nagenoeg altijd een laagje vloeistof. Daar waar de straal het weefsel raakt, wordt lucht en vloeistof mee naar binnen gezogen. Aan de buitenzijde van de straal ontstaat een lagere druk dan de atmosferische druk en er ontstaat een venturi. Door de zuiging van de venturi ontstaan er veel lage druk dampbelletjes.
Bij het contact met het weefsel wordt de waterstraal ook naar de zijkant geforceerd. Het water spat vanuit het centrum naar de zijkanten weg. Hierdoor neemt de druk die door de pomp aan de straal wordt meegegeven snel af en door de traagheid van het water valt de straal zo snel uit elkaar dat er nog meer lage druk dampbelletjes ontstaan. Het ontstaan van de lage druk dampbelletjes en de diepte van het vacuüm in de lage druk dampbelletjes is daarmee afhankelijk van de druk die de pomp aan de waterstraal geeft.
De hoeveelheid lage druk dampbelletjes en de diepte van het vacuüm in de belletjes is bij de waterstraal afhankelijk van de hoogte van de druk van de pomp en van de doorsnede van de straal aan de punt, vlak voordat deze op het weefsel uit elkaar spat. Dit betekent meteen dat de belletjes ook daar worden gevormd, waar zij het meeste effect hebben. De snede of de uitstroomopening van het apparaat wordt niet warm. Het langsstromende water voert de eventueel ontwikkelde warmte meteen af.

 2.2 De techniek van de ultrasonore weefselablatie

Het bewegen van de tip van het handstuk kan op twee manieren gebeuren: door piëzo elektriciteit of door magnetostrictie. Veel phaco apparaten gebruiken het piëzo principe. De CUSA® gebruikt het magnetostrictie principe.

 2.2.1 Piëzo principe

Figuur 4: Bergkristal.
Bergkristal.
Kristallijn SiO2, 'Vuursteen' en een kristal oortelefoon.

Pierre en Jacques Curie zijn de ontdekkers van het piëzo effect in kristallen. Door een kwartskristal onder druk te zetten wordt het vervormd en de vervorming levert een elektrische spanning op, die evenredig is aan de mate en snelheid van de vervorming. Dat kunnen hele lage spanningen zijn zoals bij de piëzo elektrische opnemer van een akoustische gitaar, maar ook hoge spanningen zoals bij een piëzo elektrische gas aansteker.
Kwartskristal bestaat uit zuiver silicium oxyde en wordt ook 'bergkristal' genoemd.
'Vuursteen' bestaat uit kwarts met verontreinigingen en heeft daardoor de melkwitte kleur met 'aderen' van een andere kleur. Bij aardbevingen in gebieden met veel kwarts in de bodem heeft men elektrische ontladingen op de grond waargenomen die door het piëzo effect van kwarts zouden zijn ontstaan.
Omgekeerd werkt het ook; een elektrische spanning aangebracht op een kristal doet het kristal vervormen. De kristal oortelefoon en kleine piëzo luidsprekertjes zijn hiervan bekende toepassingen.
Bijzonder hierbij is dat de afmeting van het kristal een eigen trillingsfrequentie bepaalt. Eén elektrische puls laat het kristal trillen in een eigen frequentie en indien de volgende puls op precies het juiste tijdstip komt, zal deze de uitslag of amplitude van de trilling doen toenemen. Op deze manier hoeft maar heel weinig elektrische energie aan het kristal te worden toegevoegd om toch een in verhouding grote vervorming of amplitude te veroorzaken.
 

 2.2.2 Piezo handstuk

Figuur 5: Handstuk piëzo-systeem.
Handstuk piëzo-systeem.

Een piëzo-kristal verbruikt geen stroom, er is alleen een elektrische stroom meetbaar als de condensator, gevormd door het kristal, wordt opgeladen met elektronen of ionen. Door dit opladen 'trekt' het kristal 'krom' en neemt een andere vorm aan. Afhankelijk waar het kristal wordt gemeten neemt de afstand af of toe. Deze variatie in afstand laat de tip van het handstuk in en uit schuiven. Hoe hoger de aangelegde spanning, deste meer elektronen worden er in de condensator geforceerd en deste groter en krachtiger de vervorming.
Het kristal zelf is een isolator en laat geen stroom door. Het verbruikte vermogen bestaat uit de op- en ontlaadstroom maal de spanning. Het is daarmee een heel energie zuinig systeem.
Het gebruikte vermogen is niet niet hoog. Voor weefselablatie wordt een vermogen tot 100W gebruikt (bij oogheelkunde niet meer dan 5W).
De kristallen in het handstuk hebben een eigen voorkeursfrequentie (ook resonantiefrequentie genoemd). Deze voorkeursfrequentie hangt af van de vorm en grootte van de kristallen en de manier waarop zij vervormen. Meestal worden de kristallen zo gemaakt dat zij een eigenfrequentie hebben van 24kHz. Wordt het systeem aangestuurd met een pulserende stroom van 24kHz, dan zal het systeem met de minste toevoering van energie zeer sterk trillen.
De spanning van de pulsen is te varieren en de hoogte van de spanning bepaalt de mate van vervorming van de kristallen. Zo is amplitude van het trillen van de tip te regelen. Hiermee is ook het afgegeven vermogen te regelen. De amplitude van de tip is daarmee afhankelijk van de constructie en de aangelegde spanning en bedraagt ca: 350μ.
Deze regeling van de amplitude is niet zo nauwkeurig en onder een bepaalde amplitude hoogte is er geen cavitatie meer omdat de beweging van de tip dan te klein is geworden. Een verdere regeling van het afgegeven vermogen gebeurt door het handstuk korte tijd 'uit' te zetten en dan weer opnieuw te starten. Dit noemt men 'pulse mode'. De pulsfrequentie is 5Hz met variabele dutycyle. Dat wil zeggen het handstuk wordt 5 keer per seconde aan en uit gezet en de 'uit'-tijd is regelbaar (Op t=0msec, 200msec, 400msec, 800msec start de trilling van de tip) om na een in te stellen tijd (1 tot 200msec) weer te stoppen. Bij stoppen na 1msec is het afgegeven vermogen het kleinst, bij stoppen na 200msec is er geen sprake meer van stoppen en wordt het continu vermogen afgegeven. Dit continu vermogen is, zoals eerder vermeld, regelbaar aan de hand van de spanning.
Het trillen is een energievorm en dit geeft een verlies van energie door omzetting naar andere vormen van energie. De laagste of minst edele energievorm is warmte en naast cavitatie ontstaat ook warmte. Het ontstaan van warmte is evenredig met de aan het handstuk toegevoerde energie. Dit geeft uiteindelijk een temperatuurverhoging aan de tip. Deze temperatuur kan zo hoog zijn dat denaturatie en coagulatie van eiwitten ontstaat zonder dat er sprake is van ablatie van weefsel. Dit is niet gewenst omdat daarmee een laag gecoaguleerde (en dus niet functionele) cellen ontstaat.
De hoorn/trechter-vormige tip geeft een versterking van de geluids/schokgolven, dit is te vergelijken met een ouderwetse scheepsroeper of de hoorn van een megafoon. Deze tip moet zeer sterk en hard zijn om niet door cavitatie te slijten. Aan de andere kant moet deze tip ook een heel kleine massa hebben, anders kan deze de amplitude van het kristal niet meer volgen. Titanium is een metaal dat deze eigenschappen heeft en dit metaal wordt voor de tip gebruikt. De levensduur van de tip is beperkt en het handstuk moet regelmatig worden gecontroleerd op slijtage. Het onderhoud is afhankelijk van de gebruiksduur en gebruiksfrequentie.
De tip is hol en het geëmulsificeerde weefsel wordt via de tip afgezogen. Het handstuk kan zijn voorzien van een aansluiting van een elektrochirurgie toestel om te kunnen coaguleren (niet bij een phaco apparaat).
De kristallen in het handstuk kunnen slecht warmte verdragen en worden meestal niet gesteriliseerd in een autoclaaf of op een andere thermische methode.

 2.2.3 Magnetostrictie principe

Figuur 6: Magnetostrictie in een ferromagnetisch metaal.
Magnetostrictie in een ferromagnetisch metaal.

'Ferromagnetische metalen' is de naam voor de groep metalen die magnetische veldlijnen kunnen geleiden. IJzer of staal is het meest bekende, maar ook nikkel is een ferromagnetisch metaal. Een staaf nikkel, die door een elektrische stroom wordt gemagnetiseerd gaat zich gedragen als een magneet. Het magnetisch veld dat door de elektrische stroom wordt opgewekt is in sterkte evenredig met die stroom. De magnetische veldlijnen zullen zoveel mogelijk door het ferromagnetische metaal lopen tot het punt dat het metaal verzadigd is met veldlijnen.
Toen James Joule deze proef deed met een staaf nikkel, was hij in staat te meten dat de staaf bij magnetische verzadiging korter was dan zonder magneetveld.
Door een pulserende stroom door de wikkelingen van de spoel te laten lopen, zal de magnetostrictie ook pulserend optreden. De tip van het handstuk komt dan aan een zijde van het magnetostrictie metaal te zitten en zal zo met het variëren van de lengte van het metaal mee in en uit bewegen. De frequentie van de elektrische stroompulsen door de wikkeling is de (ultra sonore) frequentie waarmee het apparaat werkt. De afstand waarover de tip beweegt hangt af van de magnetostrictische eigenschappen van het metaal in de spoel.

 2.2.4 Magnetostrictie handstuk

Figuur 7: Handstuk magnetostrictie systeem.
Handstuk magnetostrictie systeem.

Een handstuk, dat is gebaseerd op magnetostrictie, gebruikt een hoge stroom om het magneetveld op te wekken. De stroom door de wikkeling moet een sterk magnetisch veld opwekken om magnetische verzadiging van de ferromagnetische kern te bewerkstelligen. Hierdoor ontstaat een verlies aan energie op basis van warmteverliezen. Het handstuk wordt warm in het gebruik. Het toegevoerde vermogen voor een magnetostrictie handstuk is hoger, zo'n 200W. Het afgegeven vermogen is daardoor ook hoger. Vanwege dit hoge vermogen moet het handstuk worden gekoeld anders verbrandt de operateur zijn handen aan het het handstuk.
Het magnetostrictie handstuk heeft geen duidelijke voorkeursfrequentie en dus ook geen frequentie waarbij er een maximum bestaat voor de omzetting van elektriciteit naar beweging. De basis trilfrequentie ligt op 23kHz, vergelijkbaar met het piëzo-elektrisch systeem. Kennelijk is deze frequentie optimaal voor het laten ontstaan van cavitatie.
Het regelen van de amplitude van de magnetostrictie kan op basis van het regelen van de stroom door de spoel. Aangezien magnetostrictie het meest optreed bij verzadiging van de spoelkern, is hier maar een klein regelbereik tussen maximale amplitude en een te geringe amplitude voor het ontstaan van cavitatie. De regeling van het afgegeven vermogen aan de tip gebeurt door 60Hz amplitude modulatie van de basis frequentie van 34kHz. Door deze 60Hz weer een varierende 'aan/uit' tijd te geven (een varierende dutycycle) is het vermogen nauwkeurig regelbaar.
De verdere eigenschappen zijn gelijk aan die van het piëzo-elektrisch systeem, ook voor wat betreft de vorm en uitvoering van de tip.
Een belangrijk verschil met een piëzo-elektrisch handstuk is dat een magnetostrictisch handstuk veel beter tegen hoge temperaturen kan. Dit komt ten dele doordat het handstuk al warm wordt door het verlies van vermogen bij de omzetting. Omdat deze temperaturen verdragen moeten worden, is de constructie robuster en kan een magnetostrictisch handstuk vaak wel in een autoclaaf worden gesteriliseerd.
Het handstuk is voorzien van een aansluiting voor een elektrochirurgietoestel om te kunnen coaguleren.

 2.3 De techniek van de hydrojet weefsel ablatie

De techniek van de waterspat cavitatie is geheel anders dan die van ultrasonore cavitatie. Dit verschil komt geheel voort uit de manier van opwekken van cavitatie.

 2.3.1 De techniek van de hydro-jet

Figuur 8: Systeem van de hydro-jet.
Systeem van de hydro-jet.

De vloeistof voor de waterstraal is fysiologisch zout. Deze vloeistof zit in een zuiger/cilinder combinatie, die wordt aangeduid met ‘cartridge’. Aan deze cartridge wordt de slang met het handstuk bevestigd. De cartridge is disposable en bevat ongeveer 500ml fysiologisch zout. Er is overwogen om de cartridge voor hergebruik te maken en dan na te vullen met een infuus, maar de hoge druk die er op komt te staan stelt zulke hoge eisen aan de kwaliteit van het materiaal dat uit veiligheidsoverwegingen alleen met disposable cartridges mag worden gewerkt. De veiligheid van het werken met een druk van 150 Bar kan alleen worden gegarandeerd bij eenmalig gebruik.
De druk voor de hydro-jet wordt door een hydraulisch systeem opgewekt. De druk op de hydraulische eenheid wordt elektronisch geregeld en is afhankelijk van de stand van het pedaal. Op het toestel wordt de hoogste druk ingesteld en op een digitaal display afgelezen. Deze hoogste druk wordt bereikt bij het helemaal intrappen van het pedaal. De verhoging van de druk is evenredig met het intrappen van het pedaal.
Met het variëren van de druk varieert ook de lengte van de straal. Bij 1 Bar is de straallengte in elk geval 6cm en bij 150 Bar kan de lengte buiten de monding oplopen tot 30cm.
Het vermogen van de straal is gelijk aan de druk maal de stroming van het water. Dat is wat moeilijk te berekenen om dat er geen stroming wordt aangegeven. Het afgegeven vermogen is niet met een andere fysieke grootheid verbonden. Zo is er geen warmte ontwikkeling als verlies van de omzetting, omdat de cavitatie pas buiten het handstuk ontstaat en het niet wordt opgewekt door een oscillerende beweging in het handstuk. De 'snijvlakken' zijn daarmee vrij een een laag gecoaguleerde (niet functionele) cellen.
Deze nauwkeurige regeling van de druk aan de hand waarvan de cavitatie ontstaat, maakt de ablatie weefselspecifiek, dat wil zeggen dat de waterstraal slechts 1 soort weefsel emulsieficeert.

 2.3.2 Hydro-jet handstuk

Figuur 9: Hydro-jet handstuk.
Hydro-jet handstuk

De diameter van de straal is 120 micron of 0,12mm en op aanvraag zijn er kleinere straaldiameters te verkrijgen. De gangbare straaldikte is dunner dan het naaldje van een heparine spuitje en zou te klein zijn voor het verwijderen van kraakbeen over grote oppervlakten zoals een gewricht. Wat wel kan, is gebruik te maken van een speciaal opzetstuk, waardoor de straal uitwaaiert en er een oppervlakkige ‘verfkwast’ werking ontstaat. Op deze manier is er dan ook een soort ‘debulking’ mogelijk van grote delen tumorweefsel. De werking is veel meer als een mes terwijl de ultrasonore methoden meer als een curette werken.
De handstukken zijn uiterst licht in gewicht (veel lichter dan een ultrasonore handstuk). Daardoor zijn ze gemakkelijk te sturen. Omdat er zo nauwkeurig mee kan worden gewerkt, is een schakelaar voor het aan en uitzetten van het apparaat niet aan het handstuk vast gemaakt. De bediening geschiedt door een pedaal, een regelaar op het handstuk zou bij het indrukken of knijpen automatisch een kleine beweging van de straal met zich meebrengen en dat is niet de bedoeling als er nauwkeurig moet worden gewerkt.
De handstukken zijn er in verschillende uitvoeringen: Met en zonder zuigsysteem, gebogen als een kniepincet of met een bajonetbocht erin, uitvoeringen voor endoscopische ingrepen (ook voor een flexibele endoscoop) en met een aansluiting voor elektrocoagulatie.
Het handstuk is disposable en 'doet het altijd' als het uit de verpakking komt.

 2.4 Verschillen tussen ultrasonore en hydrojet chirurgie

 2.4.1 Weefselspecifiek effect

Figuur 10: Weefselspecifiek effect.
Weefselspecifiek effect.
De serosa wordt geopend, maar de vaatwand niet.

Ultrasonore chirurgie kan weefselspecifiek zijn als de afmeting van de tip en de frequentie zijn afgestemd op een bepaald weefsel, het phaco toestel is daarvan een mooi voorbeeld. Er kan dan ook alleen die bepaalde soort weefsel mee worden behandeld.
Bij hydrojet chirurgie bepaalt de druk de mate van cavitatie en daarmee het effect op het weefsel. In de industrie wordt 200-300 Bar gebruikt om lagen papier en katoenen weefsel te snijden en met 500 Bar is men in staat metalen te snijden. De maximale druk die door de hydro-jet kan worden opgewekt is 150 Bar. Met 150 Bar kan waarschijnlijk een osteotomie worden gedaan, waarbij er geen necrotisering van de botranden optreedt door de temperatuurverhoging en dat zou in de orthopedie een oplossing kunnen zijn voor de problemen die verbonden zijn met de ‘warme zaagsnede’.
Bij de hydro-jet kan de druk van de ‘pomp’ traploos worden ingesteld. De variatie in de druk maakt het mogelijk om de mate van cavitatie te variëren en te regelen naar het weefsel waarin men werkt. Er hoeft voor het snijden in parenchym geen andere applicator te worden genomen dan voor het snijden in spierweefsel. De operateur hoeft alleen maar de bij geleverde pedaal meer of minder in te trappen. Voor het snijden in subcutis hoeft het pedaal maar een klein beetje te worden ingetrapt en voor het snijden van de fascie moet het pedaal verder worden ingetrapt. Op het toestel wordt de maximaal te behalen druk ingesteld en hoe hard de operateur ook trapt, de druk wordt niet hoger. Is fascie het 'taaiste' weefsel voor deze operatie, dan wordt de maximale druk van het toestel ingesteld voor dit weefsel. Zo is het mogelijk om bij een artroscopie van de knie een plica van de synoviale membraan te klieven met een lage druk, om daarna het laterale retinaculum door te snijden met een hogere druk.

2.4.2 Maximale druk en weefselsoort

Ervaringen met de hydro-jet hebben de volgende weefsel/druk combinaties opgeleverd:
Normaal leverparenchym: 30 – 35 Bar
Bij leververvetting: 20 – 25 Bar
Bij cirrhosis: 35 – 45 Bar
Opvallend goed komt hier de weefselspecifiteit naar voren. Er is al een verschil in druk te zien bij verandering van het parenchym door een pathologie.
Nierparenchym: 16 – 22 Bar
Omdat de nier bijna geheel uit vaatweefsel bestaat is het niet mogelijk om de druk zo aan te passen dat de vaten niet worden doorgesneden. De hydro-jet zou dan niet snijden. Er moet hemostase plaatsvinden door bijvoorbeeld collageen op te brengen.
Prostatectomie (radicaal): 16 – 25 Bar
Door de weefselspecifiteit van de hydro-jet kan de prostaat tot de laatste cellaag van het kapsel worden gehaald, zonder het kapsel zelf te beschadigen. De vaten in de prostaat worden bij de instelling van de druk voor het prostaatweefsel ook doorgesneden en moeten apart worden gecoaguleerd. Daarvoor is het prostatectomie instrument voorzien van een aansluiting op een elektrochirurgietoestel. De grote variatie in de gebruikte druk bij een prostatectomie is te verklaren doordat het prostaatweefsel na radiotherapie erg moeilijk is te verwijderen. Er ontstaat diffuus littekenweefsel in de prostaat en dit littekenweefsel heeft meer cavitatie (dus een hogere druk) nodig om te kunnen worden verwijderd.
Parotis chirurgie: 30 – 50 Bar
Tong chirurgie: 40 – 60 Bar
Bij KNO en kaakchirurgie is de druk op het toestel zo in te stellen dat de vaten en de zenuwen intact blijven en alleen de tumor in de mondbodem of een nodus uit het thyroid wordt gerecesseerd. Er is nog geen beschrijving van het recesseren van knobbeltjes op de stembanden, maar het lijkt erop dat dit met minimaal trauma mogelijk moet zijn. Een CO2 laser maakt waarschijnlijk meer kapot dan strikt nodig is.
Nucleotomie: 30 – 40 Bar
Neurochirurgie (hersenen) 3 – 60 Bar

De grote range in snijden bij neurochirurgie van de hersenen laat zich verklaren doordat de dura een aanmerkelijk hogere druk vraagt, terwijl de ‘grijze cellen’ veel minder cavitatie nodig hebben om te kunnen worden weggenomen. Een tumor kan weer veel harder zijn en daarom weer meer druk nodig hebben.

 2.4.3 Vermogensregeling

Omdat de druk van de straal bijna tot oneindig kan worden opgevoerd, kan het ‘vacuüm’ in de belletjes zeer diep worden. Bij de hydro-Jet is de druk van de straal traploos regelbaar en de druk wordt begrensd door het toestel op een ingestelde waarde. Dit is voor ultrasonore chirurgie niet mogelijk. De snelheid waarmee de tip beweegt ligt vast of is instelbaar voor een paar frequenties. De uitslag van de tip van een ultrasonore sonde ligt meestal vast, maar kan bij geavanceerde toestellen wel instelbaar zijn. Er is bij ultra sonore cavitatie chirurgie betrekkelijk weinig variatie aan te brengen in de hoeveelheid lage druk dampbelletjes en de diepte van het vacuüm in de belletjes.
De tip van het ultrasonore handstuk wordt warm en sommige operateurs maken hiervan gebruik door met de warme tip tevens te coaguleren. Bij een hydro-jet kan dit niet, het langsstromende water wordt niet warm en heeft geen coagulatie effect. Dat betekent ook dat er geen thermische schade aan het weefsel kan worden aangericht en dat het effect van het snijden niet in het weefsel dringt zoals dit bij elektrochirurgie wel plaatsvindt. De laag cellen die door het cavitatie effect wordt kapot gemaakt is de enige schade die wordt aangericht, de direct daaraan grenzende laag cellen blijft geheel intact en functioneel. Bij een warme ultrasonore tip is de grens van het snijvlak niet zo mooi te bepalen. Door de ontwikkelde warmte kunnen cellen die zich niet het snijvlak bevinden toch worden beschadigd. Dit is de reden dat bij een phaco-emulsificatie van de lens er wordt overgegaan op gepulste energie om de grote brokken van de lens in stukjes te verdelen, die kunnen worden opgezogen. Zou de oogarts in plaats daarvan continu energie toepassen, dan mag hij of zij er niet lang over doen omdat anders de achterkant van de cornea wordt beschadigd door de opstijgende warme vloeistof van de tip.

 2.5 Coagulatie met ultra sonoor geluid

Bij thermische coagulatie is het beoogde effect het coaguleren van het eiwit door de waterbruggen uit het eiwit te verdampen door temperatuursverhoging. Door het verdwijnen van de waterbruggen 'stolt' het eiwit en neemt het volume van het eiwit af (er verdwijnt water uit de structuur). Er zijn ook andere manieren, de waterbruggen kunnen ook chemisch (met een sterk hydrofiele stof) worden verwijderd, of door sterke agitatie worden verwijderd (tot schuim kloppen van een eiwit).
Coagulatie met ultra sonoor geluid is een vorm van 'kloppen' van het eiwit waarbij de waterbruggen uit het eiwit verdwijnen en het eiwit coaguleert.
Dit is de basis voor de werking van de Ultracision®. Het weefsel ‘in de bek’ van de applicator of aan de punt van de probe wordt door trillingen zo sterk geschud dat de cellen het intra cellulair water verliezen en de eiwitten in het weefsel worden gecoaguleerd.
De trillingen worden opgewekt met een kristal. Deze warmte draagt bij aan het coaguleren van het weefsel. Dit is niet de basis werking, maar een bijkomend extra fenomeen

 2.5.1 De techniek van coagulatie met ultra sonoor geluid

De opwekking van de trilling voor het ultra sonoor geluid gebeurt met piëzo kristallen, vergelijkbaar met de methode zoals in het piëzo handstuk voor cavitatie chirurgie. De piëzo kristallen kunnen een probe aandrijven, twee delen van een vattend instrument aandrijven, maar ook een titanium strook(je). Tussen twee van deze stroken wordt het weefsel geklemd en dit weefsel wordt in trilling gebracht door de kristallen aan te sturen met een wisselstroom waarvan de frequentie overeenkomt met de voorkeursfrequentie van de kristallen. De wisselstroom is in 'harmonie' met de eigen frequentie van de kristallen, vandaar dat men soms spreekt van 'het harmonisch scalpel'
Door deze trilling coaguleren de eiwitten van het weefsel dat tussen de twee stroken zit ingeklemd. Soms kun je waarnemen dat het water van de waterbruggen tussen de delen van de Ultracision® klem uitloopt.
Het weefselscheiden ontstaat doordat er weinig water in het weefsel overgebleven is en er maar weinig vermogen nodig om het gecoaguleerde weefsel te snijden.

 2.5.2 Handstuk voor coagulatie met ultra sonoor geluid

Figuur 11: Handstuk.
Handstuk.
Op het handstuk passen diverse soorten instrumenten.

Het kristal voor het opwekken van de trilling zit in een ‘handpiece’ en wordt op het instrument gezet. Dit instrument kent verschillende uitvoeringen en is tegenwoordig disposable. Er kan met een rechte probe worden gewerkt, waarbij de coagulatie plaatsvindt aan de tip. Verder zijn er vattende instrumenten waarbij de twee delen van bek van de tang in tegen fase trillen(tegen elkaar in). Dit vergroot het effect. De trilling is zo heftig dat er naast het coaguleren door de cellen te laten trillen, ook warmte wordt opgewekt en bij voldoende kleine contactoppervlakte kan er ook mee worden gesneden. Zo ontstaat een snelle dissectie met zekere coagulatie van de vaten in de wondranden.
Er zijn speciale instrumenten die veel weefsel kunnen inklemmen en zij hebben hun toepassing in omentum en mesenterium resecties. De instrumenten zijn slank genoeg om door een poort in de buik te worden gevoerd zodat er laparoscopisch mee kan worden gewerkt.
De grootte van de 'klem' is variabel, er zijn er die stukken uit het mesenterium van de darm in 1 keer kunnen 'afbinden en doorknippen', maar er zijn ook kleine klemmen voor toepassing bij laparoscopische ingrepen.

 Doelstellingen

De student kan van de methoden voor cavitatie chirurgie, het effect van de methode op het weefsel weergeven.
De student kan van elke methode de regeling van het afgegeven vermogen benoemen.
De student kan van elke methode de overdracht van het vermogen op het weefsel benoemen.

terug naar het begin van dit hoofdstuk
terug naar de inhoudsopgave

 3 Toepassingen en veiligheid

Bladwijzers:
3.1.1 Toepassingen ultrasonore cavitatie chirurgie met behulp van magnetostrictie handstuk,
3.1.2 Bedrijfsgereed maken CUSA®
3.1.3 Toepassingen ultrasonore cavitatie chirurgie met behulp van piëzo handstuk,
3.1.4 Bedrijfsgereed maken phaco-emulsificatie toestel
3.1.5 Toepassingen cavitatie chirurgie met behulp van hydro-jet,
3.1.6 Bedrijfsgereed maken Helix Hydro-jet®
3.1.7 Toepassingen ultrasonore coagulatie,
3.1.8 Bedrijfsgereed maken Ultracision®
3.2 Beroepsrisico's
3.2.1 Prik/snij accident bij ultra sonore chirurgie, 3.2.2 Prik/snij accident bij hydro-jet chirurgie
3.3.1 Spataccident bij ultra sonore chirurgie, 3.2.2 Spataccident bij hydro-jet chirurgie
3.4 Entmetastasen
3.5 Toekomstmogelijkheden


Doelstellingen

 3.1.1 Toepassingen ultrasonore cavitatie chirurgie met behulp van magnetostrictie handstuk

 3.1.2 Bedrijfsgereed maken CUSA®

 3.1.3 Toepassingen ultrasonore cavitatie chirurgie met behulp van piëzo handstuk

 3.1.4 Bedrijfsgereed maken phaco-emulsificatie toestel

 3.1.5 Toepassingen cavitatie chirurgie met behulp van hydro-jet

 3.1.6 Bedrijfsgereed maken Helix Hydro-jet®

 3.1.7 Toepassingen ultrasonore coagulatie

Overal waar vroeger het tijdrovende: "klemmetje, klemmetje, knipje, touwtje, touwtje" voor resectie van weefsel werd toegepast, is de Ultracision® methode sneller en zekerder. Door de slankheid van het instrument is het goed toe te passen via een poort bij de laparoscopische chirurgie. Een voordeel is het wegblijven van storing op de beeldschermen tijdens de toepassing (in tegenstelling van elektrochirurgie) zodat het proces goed kan worden gevolgd.
De Ultracision® kan worden toegepast bij alle resecties van weefsel. Het systeem is niet weefsel specifiek en zal zondermeer al het weefsel dat de probe raakt of tussen de bekken van het instrument zit geklemd, coaguleren en scheiden.

 3.1.8 Bedrijfsgereed maken Ultracision®

Figuur 12: Ultracision® toestel van de vorige generatie.
Toestel.

Het toestel heeft 5 standen voor het instellen van het vermogen. Na het aansluiten en aanzetten volgt een 'zelftest'. Hiermee controleert het toestel zichzelf op fouten. Na de zelftest komt het toestel in de 'default' of basis instelling van niveau 3. Er wordt verondersteld dat dit de meest gebruikte instelling is.
De bediening van het toestel is of via handschakelaar of een voetschakelaar. Bij activering wordt het ingestelde vermogen afgegeven. Er is een mogelijkheid om naar het maximale vermogen te gaan door twee schakelaars te gebruiken. In dat geval wordt stand '5' ingeschakeld. Het toestel kan geen groter vermogen leveren dan stand '5'.
 
 
 
 
 
 
 
 

 3.2 Beroepsrisico's

 3.2.1 Prik/snij accident bij ultra sonore chirurgie en Ultracision®

Bij ultrasonore handstukken wordt de tip warm genoeg om door een handschoen heen te smelten en de huid te beschadigen. Dit is vergelijkbaar met een prik/snij accident met een mes of ander scherp instrument. Overdracht van micro-organismen of lichaamsvreemde eiwitten kan dan plaatsvinden. Doet zich dit voor, dan moet het betreffende prik/snij accidentprotocol worden gevolgd.

 3.1.2 Prik/snij accident bij hydro-jet chirurgie

De hoogst te gebruiken druk in de chirurgie is ongeveer 80 Bar. Indien de straal op de hand wordt gericht, wordt de huid heel mooi schoon, maar niet geperforeerd.
Bij het richten van de straal op een rubbermembraan, deukt het membraan in, maar wordt niet geperforeerd. Het gedrag van de waterstraal op een ‘gehandschoende’ hand bij de maximale druk van 150 Bar is niet bekend. Er moet rekening worden gehouden, dat een handschoen die doorlopend wordt blootgesteld aan water (zowel aan transpiratie aan de binnenzijde, als aan lichaamsvloeistoffen aan de buitenzijde) na enige tijd poreus wordt. Hoe het rubbermembraan zich dan gedraagt, is nog niet door ‘onvrijwilligers’ ondervonden. Het ziet er voorlopig naar uit dat een prik/snij accident met een waterstraal niet voor kan komen.
De vloeistof waarmee wordt gespoten is steriel en pyrogeen vrij en gezien het bovenvermeldde is de besmettingskans die een ‘vies’ mes oplevert veel groter ten opzichte van een ‘schone’ waterstraal. De overdracht van lichaamsvreemde eiwitten is veel geringer dan bij het werken met een mes. De risico’s van een 'prikaccident' met een waterstraal zijn daardoor om twee redenen geringer.

 3.3.1 Spataccidentbij ultra sonore chirurgie

Waar met vloeistof en cavitatie wordt gewerkt, zal ook een aërosol ontstaan. De geïntegreerde afzuiging in het handstuk kan dit maar ten dele voorkomen. Door de moderne operatiemaskers wordt deze aërosol tegen gehouden, op voorwaarde dat ze goed worden gedragen!

 3.3.2 Spataccidentbij hydro-jet chirurgie

Als bij de inzet van de hydro-jet dit overmatig voorkomt, betekent dit eigenlijk dat het toestel niet goed wordt gebruikt (de druk is niet in overeenstemming met het te behandelen weefsel). De mogelijkheid van een spataccident is wel aanwezig, maar is door goed gebruik te verminderen. Wordt er een handstuk met geïntegreerde afzuiging gebruikt, dan is de kans op een spataccident bij goed gebruik, erg klein. De moderne mond neus maskers verminderen dit nog verder.
Dit in tegenstelling tot het gebruik van een laser of elektrochirurgie. Hierbij zijn in de ‘rook’ die van de toepassingsplaats afkomt (virus)eiwitten gevonden en dit kan aanleiding zijn tot het oplopen van bloedoverdraagbare aandoeningen.

 3.4 Entmetastasen

En de patiënt zelf dan? Een chirurgische metastase is altijd mogelijk, maar er is geen verschil tussen hydro-jet en de ultrasonore methoden. De kans wordt kleiner als het afzuigsysteem adequaat wordt gebruikt en aërosolvorming wordt voorkomen.

 3.5 Toekomstmogelijkheden

De ultrasonore cavitatie chirurgie heeft een belangrijke plaats gevonden in de neurochirurgie van de hersenen. Debulking van tumoren langs zeer nauwkeurig gedefinieerde grenzen is pas mogelijk geworden na de komst van de CUSA®. In de oogheelkunde is de ultra sonore phaco-emulsificatie van een cataractische lens waarschijnlijk de meest verrichte ingreep. De hydro-jet chirurgie staat aan het begin van een carrière op de OK. Of het alle ‘vertrouwde’ ultrasonore technieken zal vervangen… dat zal wel niet, zeker niet op korte termijn.
Oogheelkunde: Voor phaco-emulsificatie is die hele dunne straal natuurlijk mooi, maar als de lengte daarvan niet kleiner kan zijn dan 6 centimeter, dan spuit je dwars door het oog heen. Aan de andere kant is een mogelijkheid om zonder de vorming van warmte een lens weg te nemen via een heel klein gaatje, precies dat wat de oogartsen willen. Dit biedt de ultrasonore methode niet.
Bloedvat-ingroei van de cornea kan voorkomen na cornea transplantaties en bij chronische irritatie van het oog. Zolang de ingroei buiten het gebied van de optische as blijft, wordt er nog niet geopereerd. De kans, dat er weer ingroei na de operatie plaatsvindt (in het operatielitteken), is groot. De hydro-jet biedt mogelijkheden om de conjunctiva met de vaten los te maken van de cornea door het weefselspecifieke effect. Er zijn dus wel een aantal mogelijkheden voor hydrojet chirurgie van het oog.
Abdominale chirurgie: laparoscopische ingrepen en elektrochirurgie zijn op negatieve wijze in het nieuws geweest. De elektrische isolatie is na sterilisatie niet goed te controleren zonder het instrument onsteriel te maken. De hydro-jet maakt aan dit probleem een eind omdat er geen elektriciteit aan te pas komt. De hydro-jet beschadigt de bloedvaten niet, maar legt ze wel mooi bloot. De vaten kunnen daarna met clips worden geligeerd. Brand in het abdomen doordat brandbare darmgassen via een darmperforatie naar binnen stromen? Onwaarschijnlijk! De hydro-jet zal de darm niet perforeren (tenzij bij zeer hoge druk) en ook geen vonken veroorzaken die een brandbaar gasmengsel kunnen ontsteken.
Orthopedie en kaakchirurgie: De dunne waterstraal kan zeer krachtig zijn en door veel soorten weefsel snijden. Het einde van de lawaaiïge zagen en boren in de orthopedie en de kaakchirurgie? Voor het tappen en schroeven zullen er altijd wel lawaaiige instrumenten blijven, maar de hydro-jet biedt de mogelijkheid om bij gewrichtsprotheses alleen het kraakbeen eraf te halen. Dit kan bij bepaalde artrodeses een groot voordeel zijn omdat de zaagsnede en daarmee het bot nooit warm is geweest en er dus geen necrose op basis van temperatuurverhoging plaats kan vinden. De kans op een pseudartrose is hierdoor kleiner dan bij de gangbare technieken.
Bij gebruik van de hydro-jet kan bij artroprothetiek zoveel mogelijk ‘bonestock’ aanwezig blijven en het algemeen geaccepteerd dat de hoeveelheid achtergebleven bonestock bepalend is voor het succes van het kunstgewricht. De mergholte in het femur wordt nu bewerkt met raspen en vijlen om deze pas te maken voor de prothese steel. Vaak spettert het bloed alle kanten uit. Als dit nu eens met een speciaal opzetstuk voor de hydro-jet zou kunnen gebeuren? Misschien is spoelen met pulse-lavage dan niet meer nodig…
Waarom mislukt de fixatie met translaminaire schroeven soms? Is er toch een klein beetje kraakbeen aan het boogvoetje blijven zitten waardoor er geen doorbouw van bot heeft plaatsgevonden? Met de hydro-jet zou dit zonder problemen kunnen worden weggehaald en er zou een perfect bot op bot contact kunnen worden gemaakt.
Blijven we het versleten kraakbeen nog wel ‘shaven’? Misschien is hydro-jet chirurgie een veel elegantere oplossing. De ‘ruime’ knie biedt voldoende ruimte voor een shaver, maar een schouder, elleboog en enkel zijn vaak zo nauw dat zelfs de kleinste shaver een enorme buis lijkt. Voor een 120 micron dikke vloeistofstraal is er altijd plaats in deze nauwe gewrichten.
En een synovectomie bij reumatoïde artritis… Hoe belangrijk is het om de ‘snotterige’ synovia grondig van de pezen af te halen zonder de pezen te beschadigen? Met hydro-jet chirurgie kan dat, want de toepassing is weefselspecifiek.
KNO: Het ‘druppelen’ van vloeistof op de frees in de KNO bij een antroatticotomie zou tot het verleden kunnen behoren indien hier de hydro-jet kan worden ingezet. Misschien is het bij een totale sanering niet meer nodig om het bot zo dun te maken dat ‘je de krant er doorheen kunt lezen’. Immers het cholesteatoom kan uit de laatste laag gepneumatiseerde cellen worden weggenomen zonder de cellen geheel weg te nemen. Hydro-jet chirurgie is weefselspecifiek en kan worden ingesteld op alleen het verwijderen van het cholesteatoom-epitheel.

terug naar het begin van dit hoofdstuk
terug naar de inhoudsopgave

Dissectie langs niet anatomische grenzen

Door het weefselspecifieke effect is de hydro-jet bij uitstek geschikt voor dissectie langs niet-anatomische grenzen. Zo kan er een deel van de lever worden gerecesseerd zonder de vaten en de galwegen te beschadigen. De belangrijke vaten en galweg kunnen worden geïdentificeerd en de andere vaten kunnen worden gecoaguleerd. Dit maakt het mogelijk een deel van de lever weg te nemen voor transplantatie bij broer of zus. Door anastomoses met arteriën en venen en bijvoorbeeld de ductus cysticus (de galblaas wordt verwijderd) is dan een kleine orthotrope levertransplantatie bewerkt, waarvan de kansen op een afstotingsreactie bij de acceptor op basis van weefselincomptabiliteit tot een minimum beperkt blijft. Het is niet nodig een hele leverkwab of de hele lever weg te nemen, zodat de donor verder kan leven met de rest van de eigen lever. Er is al ervaring opgedaan met het op deze manier wegnemen van een deel van de lever.

Er is een zuiginstallatie aanwezig, waarvan de zuigdruk instelbaar is. De zuiginstallatie wordt niet bij alle toepassingen ingezet. Verder is er de keuze de ‘zuig’ continu te laten zuigen of om deze in te schakelen met het pedaal, dat ook de druk op de straal regelt.
Dissectie langs anatomische grenzen

De mogelijkheden van de hydro-jet zet de definitie van anatomische grenzen op losse schroeven. De begrenzing van een vaatwand in weefsel wordt niet als een anatomische grens gezien. De hydro-jet ziet dat echter wel als zodanig en laat de vaatwand heel (afhankelijk van de druk). Fascie, pleura of peritoneum worden anatomisch ‘los’ gezien van het onderliggende weefsel. De druk van de hydro-jet kan zo worden ingesteld dat fascie kan worden losgemaakt van de onderliggende spier of het peritoneum kan worden losgemaakt van darmen of maag. Bij deze lage druk vormen er vloeistof/lucht blazen tussen peritoneum en darm of tussen fascie en spier.

Controle over de dissectie

Cavitatie geeft een zeer gladde snede. Alleen de cellaag die aan het cavitatie effect wordt blootgesteld, zal worden verwijderd. Bij ultrasonore chirurgie moet de tip van de probe tegen het weefsel worden gehouden om de vacuümbelletjes op te wekken. Het weefsel trekt zich automatisch terug doordat het uiteenvalt. De tip van een ultrasonore probe kan echter zo heet worden, dat de cellen achter de verwijderde cellaag toch coaguleren of dat het eiwit van deze cellen denatureert door de hoge temperatuur.

Bij hydrojet chirurgie werkt men met een 2 tot 30 cm lange waterstraal die snijdt waar de straal het weefsel raakt. De werking lijkt meer op een boor dan op een mes. Er is sprake van een bepaalde indringingdiepte, iets wat ultrasonore chirurgie niet kent. Het is mogelijk ‘te diep’ te snijden. Dit lijkt een nadeel, maar volgens Johan Cruyff “hep elk nadeel ook se foordeel” en deze eigenschap maakt het mogelijk om minimaal invasieve chirurgie toe te passen met 1 instrument. Zo kan er met een dunne applicator en een lage druk tussen de annulus fibrosis en de dekplaat van de wervel een toegang worden gespoten, om daarna met een hogere druk de nucleus te verwijderen. Het effect van de enucleatie laat zich goed zien door het terugvallen van de ‘bulging disc’ en de tussenwervelschijf blijft intact en zijn functie behouden.

Bij ultrasonore chirurgie zou er een groot gat in de annulus fibrosis moeten worden gemaakt om de tip van de probe toegang tot de nucleus te verschaffen. De toch al zo geplaagde annulus fibrosis verliest dan zijn ringvormige structuur en daarmee zijn stevigheid en kan zijn schokdemperfunctie dan niet meer uitoefenen.

Voor wie voorzichtiger wil zijn en het niet ziet zitten meteen een straal met een lengte van minimaal 6cm door weefsel te snijden… Het is mogelijk om gepulseerd te werken. De pulsfrequentie is instelbaar van 1 tot 5 Hz in stappen van 1 Hz. Het bijzondere hiervan is, dat er meer cavitatie ontstaat door de drukvariaties. De cavitatie ontstaat echter niet continu, waardoor de indringingdiepte geringer is.

Bronnen

Auteurs Titel, Uitgever
J. Scheele Anatomiegerechte und atypische Leberresektion (2001),
Chirurg (2001) 72:113-124
H.G. Rau, M.W. Wichmann, S. Schinkel, E. Buttler,
S. Pickelmann, R. Schauer, F.W. Schildberg
Wasserstrahldissektion bei Leberresektion: Ultraschallaspirator versus Jet-Cutter (2001),
Zentralbl Chir 126 (2001) 586-590
H.G. Rau, E. Buttler, G. Meyer,
H.M. Schardey, F.W. Schildberg
Laparoscopic Liver Resection Compared with Conventional Partial Hepatectomy – A Prospective Analysis” (1998),
Hepato-Gastroenterology 1998; 45:2333-2338
H.G. Rau, G. Meyer, K.W. Jauch, T.U. Cohnert, E. Buttler, F.W. Schildberg Leberresektion mit dem Wasser-Jet: konventionell und laparoskopisch” (1996),
Chirurg (1996) 67:546-551
H.G. Rau, H.M. Schardey, E. Buttler, T.U. Cohnert, F.W. Schildberg A Comparison of Different Techniques For Liver Resection: Blunt Dissection, Ultrasonic Aspirator and Jet-Cutter” (1995),
European Journal of Surgical Oncology 1995; 21: 183-187
H.G. Rau, G. Meyer, T.U. Cohnert, H.M. Schardey, K. Jauch, F.W. Schildberg, Laparoscopic Liver Resection With The Water-Jet Dissector (1995),
Surg Endosc (1995) 9:1009-1012
M. Honl, O. Dierk, J.R. Küster, G. Müller, V. Müller, E. Hille, M. Morlock Z Orthop 2001; 139: 45-51/td>
M. Honl, O. Dierk, J.R. Küster, G. Müller, V. Müller, E. Hille, M. Morlock Die Wasserstrahldiskotomie im mikroinvasiven Zugang – In –vitro-Testung und erste klinische Aspekte eines neuen Verfahrens“ (2000),
Z Orthop 2000; 138: 1-7
M. Honl, O. Dierk, H. Übeyli, V. Müller, M. Morlock, E. Hille Die Hydrojet-Synovektomie – Ein neuer Weg in der Rheumatherapie“ (2000),
Poster
M. Honl, O. Dierk, V. Müller, J.R. Küster, M. Klemp, A. Strandborg, M. Morlock, E. Hille Ein neues mikroinvasives Verfahren – Bandscheibenoperation mit dem Wasserstrahl“ (2000),
Poster
W.F. Wilhelm, A. Stein, G.J.W. Duncker, H.L. Wilhelm Das Wasserstrahlskalpell in der Ophtalmochirurgie (1999),
Ophthalmo-Chirurgie 11: 147-152 (1999)
F. Wilhelm, A. Holtkamp, J. Darman, R. Hanschke, G. Duncker, A. Pein Was kann der Wasserstrahl in der Kataraktchirurgie?“ (1998),
Ophthalmologe 1998, 95: 721-724
R.L. Lindstrom Water Jets Could Perform Phaco and Microkeratome Procedures (1996),
Ocular Surgery News Vol. 14, No. 21, Nov. 1, 1996