Descarga elétrica durante eletrocirurgia

Scientific Reports volume 5, Número do artigo: 9946 (2015) Citar este artigo

4260 acessos

23 Citações

4 Altmétrica

Detalhes das métricas

Uma Errata deste artigo foi publicada em 19 de março de 2018

Este artigo foi atualizado

A descarga elétrica utilizada para eletrocirurgia é estudada por meio de um método recentemente desenvolvido para o diagnóstico de objetos de plasma atmosférico de pequeno porte, baseado no espalhamento Rayleigh de micro-ondas no volume de plasma. A evolução dos parâmetros do plasma nas bainhas próximas aos eletrodos e na coluna positiva é medida e analisada. Verifica-se que o sistema eletrocirúrgico produz uma descarga luminescente de corrente alternada com coluna positiva fortemente contraída com densidades de corrente atingindo 103 A/cm2. A densidade de elétrons do plasma e as condutividades elétricas no canal foram encontradas em 1016 cm−3 e (1-2) Ohm−1cm−1, respectivamente. A descarga interrompe todas as instâncias quando a tensão CA de condução de descarga cruza zero e reacende novamente a cada meia onda seguinte no momento em que a tensão instantânea excede o limite de ruptura.

A eletrocirurgia tem sido utilizada para cortar e coagular tecidos há cerca de 90 anos1,2. A coagulação eletrocirúrgica melhorou o tratamento de muitas doenças gastrointestinais, como proctite por radiação, esôfago de Barrett, ectasia vascular antral gástrica e malformações arteriovenosas3,4,5,6,7,8,9,10. Além disso, pode diminuir o inchaço pós-operatório e a perda sanguínea interoperatória em outras áreas do corpo humano, como a substituição da articulação do joelho.

A coagulação eletrocirúrgica com plasma de argônio (APC) utiliza o plasma produzido pela ionização de um fluxo de argônio de alguns milímetros de diâmetro que sai da peça de mão eletrocirúrgica para o ar ambiente. A intensidade do tratamento e o efeito induzido no tecido vivo dependem fortemente das propriedades do plasma11. Tais microplasmas de pressão atmosférica são difíceis de estudar usando diagnósticos convencionais. A interferometria de micro-ondas operando na faixa de frequência de GHz falha devido ao pequeno tamanho do plasma em comparação com o comprimento de onda de micro-ondas, causando difração e mudança de fase insuficiente. Sondas eletrostáticas introduzem perturbações muito fortes uma vez inseridas nos plasmas, e estão associadas a dificuldades de interpretação em condições atmosféricas de forte colisão12,13.

Recentemente, alguns métodos para a medição dos parâmetros de plasma de pressão atmosférica foram propostos. Isso inclui várias técnicas espectroscópicas, nomeadamente espectroscopia de emissão óptica passiva, espectroscopia de fluorescência induzida por laser, espectroscopia de absorção de laser de diodo e espalhamento Rayleigh, Thomson e Raman de radiação laser em microplasmas14,15,16,17,18,19,20,21. Essas técnicas são caracterizadas por boa resolução espacial (até 10–50 μm) e valores mínimos detectáveis ​​de densidade eletrônica de plasma de ~1013 cm−3, mas requerem grande estabilidade da descarga, pois são baseadas na média de um grande número de eventos de descarga .

Uma abordagem alternativa capaz de detectar baixas densidades de plasma (até 1011–1012 cm-3) à pressão atmosférica é o espalhamento Rayleigh de radiação de micro-ondas em microplasmas22. O conceito do método foi proposto pela primeira vez teoricamente por Shneider23 e depois implementado experimentalmente em estudos de ionização de avalanche induzida por laser no ar, ionização multifóton aprimorada por ressonância em argônio e jatos de plasma atmosférico não térmicos (amplamente utilizados recentemente para aplicações biomédicas )22,24,25,26,27,28. O método consiste em medições de radiação espalhada de microplasmas irradiados por micro-ondas na faixa de frequência de GHz. No regime de Rayleigh, a amplitude do campo elétrico da onda espalhada é proporcional ao número total de elétrons nos microplasmas e, assim, a densidade eletrônica do plasma pode ser determinada se o volume do plasma for conhecido23.

O tipo de descarga e os parâmetros do plasma utilizados durante a coagulação eletrocirúrgica não foram extensivamente estudados, embora esse tipo de fonte de plasma provavelmente tenha a aplicação prática mais ampla na medicina até agora. Neste trabalho, utilizamos um sistema eletrocirúrgico produzido pela US Medical Innovations LLC e apresentamos, pela primeira vez, medições de parâmetros de descarga de plasma e discutimos processos que se desenvolvem na coluna positiva e na bainha próxima ao eletrodo.