Зварювання в медицині

ЗВА́РЮВАННЯ В МЕДИЦИ́НІ  — застосування устаткування і методів зварювання та родинних технологій у різних галузях медицини для різання, отримання нероз’ємних з’єднань й оброблення м’яких живих тканин і кісток, діагностування захворювань, створення особливих інструментів й устаткування, розроблення новітніх матеріалів для лікування. Перші експерименти розпочато 1993 в Інституті електрозварювання АНУ (Київ). Вони довели принципову можливість швидкого, безкровного роз’єднання органа, який оперують, з мінімальним ушкодженням його тканини, і сполучення розрізу живої тканини процесами, подібними до контактного зварювання металів. Від 1996 Інститут електрозварювання НАНУ спільно з низкою різнопрофільних інститутів медичних установ України провів дослідження з розроблення електричного зварювання м’яких живих тканин, який ґрунтується на коагуляції тканин глобуліну. Зварювання живої тканини виконують електрохірургічними інструментами з високочастотними джерелами живлення та мікропроцесорною системою керування. При проходженні електричного струму високої частоти стиснуті електродами інструмента стінки судин, шарів різних тканин і органів переплітаються (з’єднуються). Застосування зварювання унеможливлює кровотечу, скорочує тривалість операції. Шов, виконаний за допомогою зварювальних методів, залишається герметичним навіть при тиску, що перевищує артеріальний. Під час медичного зварювання не потрібно використовувати шовні матеріали, зшивальні апарати та клеєві композиції. Зварений шов за відносно короткий час заміщується повноцінною живою тканиною. 

Українські науковці розробили понад 50 типів електрохірургічних зварювальних інструментів (пінцетів, затискувачів тощо), які дозволяють виконувати близько 80 видів втручань у загальній, торакальній і спеціалізованій хірургії (онкології, гінекології, урології, травматології, отоларингології та ін.). Ці способи зварювання освоєно в низці клінік України, РФ, Білорусі, запатентовано в Україні, РФ, США, Канаді, ЄС, Австралії. 2001 КБ «Південне» (Дніпропетровськ) та Інститутом електрозварювання НАНУ створено хірургічний комплекс «Плазмамед» для різання тканин і зупинки внутрішньоранових кровотеч за допомогою струменя низькотемпературної аргонової плазми. Згодом Інститутом електрозварювання НАНУ спільно з Інститутом хірургії й трансплантології АМНУ (Київ) розроблено термоструминний спосіб і відповідну апаратуру (замість аргону використовують повітря). Внаслідок цього започатковано нову галузь медицини — гіпертермічна хірургія — санація ран, інфікованих стійкими до антибіотиків штамами мікроорганізмів, профілактика розвитку ранових інфекцій, зупинка кровотеч усередині ран, з’єднування живих біологічних тканин, знищення злоякісних пухлин тощо. Інші методи зварювання для з’єднання біологічних тканин не знайшли практичного застосування. Так, у 1970-х рр. в Московському вищому технічному училищі ім. М. Баумана досліджено процес з’єднання кісткових і м’яких тканин за допомогою ультразвуку — до хірургічних інструментів приєднували хвилеводи та накладали на них продовжні ультразвукові коливання. Не використовують також методи заповнення розломів і дефектів кісток сумішшю ціакрилату із кістковою стружкою. Не досягнуто необхідної міцності з’єднання лазерним зварюванням. Досить складною залишається технологія застосування присадок на основі білка. 

Київськими фахівцями у галузі зварювання розроблено мікроплазмове, магнетронне й електронно-променеве напилювання стентів, імплантатів, ендопротезів, нанесення покриттів, нейтральних для внутрішнього середовища організму людини, зокрема цирконію та його сплавів. На основі титану й нікелю створено сплави з ефектом пам’яті форми. Вони мають необхідні характеристики біоінертності й біосумісності, після деформування при низьких температурах відновлюють форму при температурі людського тіла. На їх основі створено нові імплантати й інструменти, зокрема екстрактор для видалення каменів або інших перешкод із трубчастих органів людини; дужки для сполучення уламків кісток при операціях опорно-рухового апарату, при черепно-мозкових і стоматологічних операціях; емболи для лікування онкологічних захворювань. Стенти нової конструкції мають поверхню з регульованими розмірами, формами й кількістю пор, що необхідно для збереження фармакологічних засобів, підвищену твердість в радіальному напрямі й осьову гнучкість для полегшення проходження кровоносними судинами до місця встановлення. Стенти з нітінолу використовують як протези жовчних проток на ділянці, де пройшло видалення пухлини. У металевих імплантатах, зокрема ендопротезах, унаслідок покриття біокерамічними матеріалами механічна міцність поєднано з позитивними біологічними властивостями (підвищення швидкості формування кісткової тканини, можливість утворення зв’язку з кісткою й запобігання утворенню продуктів корозії металу), які забезпечують їх довголітню надійність. Процеси електронно-променевого випаровування з подальшою конденсацією різних речовин у вакуумі дозволяють створювати композиційні матеріали на основі нанотехнологій. Конденсати одержують у вигляді покриттів на виробах, фольги, аркушів, окремих виробів, відділених від підкладок, а також нанопорошків, колоїдних систем медичного призначення (наприклад, магнітні рідини для цілеспрямованого транспортування лікарських препаратів у необхідну ділянку живого організму; пористі конденсати для сорбування, фільтрування, перенесення каталізаторів тощо). Науковці Інститутів електрозварювання та газу НАНУ (Київ) для перероблення різноманітних медичних відходів розробили технологічний процес, який ґрунтується на використанні парової плазми, а також відповідне устаткування (у стаціонарному і мобільному виконанні).

Фотоілюстрації

×

❮ ❯

Завантажити статтю