Радиочастотное воздействие (RF)

[LNC]

Радиочастота (RF) относится к высокочастотному переменному электрическому току, в частотном диапазоне традиционно используемому для радиоволновой связи.

Виды RF

Радиочастотная энергия может излучаться в кожу как неинвазивно, так и инвазивно; посредством монополярного режима, который использует активный и пассивный электроды, или посредством биполярного режима, в котором используются два активных электрода. В монополярных режимах электрическая цепь, образованная переменным током, протекающим от активного электрода к пассивному, генерируется в теле пациента. Между тем биполярные электрохирургические системы индуцируют электрическую цепь между двумя активными электродами, которая ограничена областью возде йствия на заданную зону. Инвазивные радиочастотные системы, подающие электромагнитную энергию через электроды, которые проникают в заданную зону, имеют преимущества (по сравнению с неинвазивными системами) в виде воздействия на более глубокие слои в несоприкасающихся участках.

В описываемом экспериментальном исследовании определялась реакция тканей на RF воздействие и составлялись электромагнитные картины воздействия и распространения биполярной радиочастотной энергии, передаваемой через инвазивный неизолированный микроигольчатый электрод. 

В данном экспериментальном исследовании реакции тканей на RF воздействие биполярная радиочастотная энергия излучалась in vivo на кожу карликовой свиньи и имела различную глубину проникновения микроиглы, амплитуды сигналов и длительность импульса. Сразу же после обработки образцы кожи показали RF-индуцированные коагуляционные колонны термической травмы, отдельно генерируемые вокруг каждой микроиглы в дерме. В ex vivo ткани бычьей печени было обнаружено, что столбцы термической коагуляции сосредоточены максимально вокруг острых кончиков каждого электрода. После периода RF-воздействия, равного 2 секундам, отдельные области термической коагуляции начали сходиться с соседними RF-индуцированными столбцами коагуляции; начало сближения коагуляционных колонн было обнаружено ближе к концам соседних электродов.

Кроме того, было проведено исследование гистологических изменений ткани бычьей печени ex vivo, вызванных прохождением электрического тока между электродами микроиглы. Во время воздействия высокоскоростные камеры улавливали показания зависящих от времени тканевых реакций на радиочастотную энергию ex vivo на мышце карликовой свиньи и тканях бычьей печени.

Результаты

Реакции тканей in vivo на коже карликовой свиньи

Сразу после лечения RF образцы кожи показали коагуляционные колонны термического повреждения, сгенерированные отдельно вокруг каждого микроигольчатого электрода в дерме. Никаких заметных RF-индуцированных тканевых реакций не наблюдалось в эпидермисе или между электродами в дерме. Фотомикрографию кожи, окрашенную гематоксилином и эозином, анализировали в соответствии с амплитудами радиочастотного сигнала в диапазоне от 25,6 до 36,6 Вт и временем проводимости 120, 200 и 300 мс. На одинаковой глубине проникновения и мощности радиочастотного сигнала, с более длительным временем воздействия RF создавали большие области коагуляции в дерме. Между тем, более высокая радиочастотная энергия приводила к большему разрушению тканей при той же глубине проникновения микроиглы и времени проводимости RF.

Реакции тканей ex vivo печени быка

Ткани печени в основном состоят из гепатоцитов и сосудистой сети с относительно однородным тканевым сопротивлением и диэлектрической проницаемостью в сравнении с тканями кожи. Были исследованы тканевые ответы печени быка, вызванные обработкой биполярными радиосигналами, излучаемыми с помощью инвазивных неизолированных микроигольчатых электродов со временем проводимости 120, 200, 300 мс. При меньшем времени проводимости колонны термической коагуляции были сосредоточены вокруг заостренных кончиков каждого индивидуального электрода. При времени воздействия RF 2 секунды, индивидуальные области термической коагуляции соприкасались с соседними RF-индуцированными колоннами коагуляции. Было обнаружено, что схождение коагуляционных колонн начинается у заостренных концов соседних электродов и становится видимым вдоль кратчайшего контура между концами ближайших соседних электродов. 

Горизонтальные срезы ткани бычьей печени были получены сразу после лечения. В целом заметное сокращение ткани бычьей печени было обнаружено с увеличением времени проводимости. Выраженная карбонизация наблюдалась при RF-воздействии в 1 секунду на дистальных концах проникающих электродов. Вдоль средних частей электродов тканевая коагуляция была отмечена при времени воздействия в 1 секунду, тогда как выраженная карбонизация развивалась через 3 секунды. На проксимальных концах электродов тканевая коагуляция вдоль поверхностных срезов ткани печени была обнаружена после 4 секунд RF-лечения; выраженная карбонизация развивалась через 5 секунд.

Эффект (результат) воздействия на сосудистые структуры и волосяные фолликулы

Вокруг верхних дермальных сосудистых структур, которые были непосредственно повреждены введением микроиглы, явно наблюдалась частичная диффузия эритроцитов; однако большая часть сосудистой структуры внутри или вблизи коагуляционных колонн была переполнена кровью, а не разрушена. Заметное скопление мелких кровеносных сосудов было также установлено внутри или вблизи колонны коагуляции вокруг каждого электрода, как показано на коже карликовой свиньи в естественных условиях исследования. Горизонтальные срезы ex vivo ткани бычьей печени показывают отсутствие значительных изменений вокруг проксимальных концов проникающих электродов с временем RF-воздействия в 1 секунду. После чего при 4 секундах была обнаружена заметная тканевая коагуляция.

Радиочастотные сигналы имеют тенденцию к распространению вдоль внешней стороны волосяных фолликулов, в основном у внешней оболочки корня и волокнистой соединительной ткани. В целом структуры волосяных фолликулов были в основном сохранены без гистологических изменений. Корзиноподобные сосудистые комплексы, окружающие волосяной фолликул, также были заметно перегружены. Когда RF-тканевые реакции концентрировались вокруг верхней части волосяного фолликула , минимальная RF-индуцированная тканевая коагуляция не была обнаружена в волосяной луковице в нижней части волосяного фолликула 

Выводы

В коже, из-за различий в тканевых сопротивлениях слоев кожи, наблюдалась каплевидная зона электротермической коагуляции в дерме при доставке радиочастотной энергии к коже через проникающие электроды. контур биполярного электрического RF-тока начинается с активного анода и заканчивается на активном катоде, тем самым генерируя RF-тканевую реакцию вдоль ближайшего пути между двумя электродами.

В этом исследовании гистометрические значения для ширины и глубины зон коагуляции различались в зависимости от глубины проникновения электрода микроиглы, несмотря на то что применялась одна и та же радиочастотная мощность и время воздействия. Другими словами, чем больше глубина проникновения электрода с микроиглами, тем больше образуются столбцы коагуляции при той же мощности и времени воздействия. 

В настоящем исследовании мы излучали биполярную радиочастотную энергию через неизолированные проникающие электроды при различном времени воздействия для наблюдения последовательных тканевых реакций in vivo на коже карликовой свиньи, ex vivo на мышечной ткани карликовой свиньи и ex vivo на ткани бычьей печени. 

1. В исследовании in vivo на коже карликовой свиньи мы обнаружили, что инвазивное биполярное RF-лечение с использованием неизолированных проникающих электродов также приводило к образованию каплеобразной или коконообразной овальной коагуляционной колонны, которые генерировались отдельно вокруг каждого микроигольного электрода в дерму, при времени воздействия 120, 200 и 300 мсек. Хотя электротермические изменения вдоль эпидермиса были заметны, травмы были минимальными в наших экспериментальных условиях, вероятно, в результате тканевого импеданса и диэлектрической проницаемости эпидермиса. Кроме того, все столбцы коагуляции показали одинаковые гистологические данные, независимо от их расположения вокруг электродов. Между тем мы не нашли доказательств о распространении электрического тока между электродами в исследовании кожи карликовой свиньи in vivo.

2. В исследовании ex vivo ткани бычьей печени мы подавали биполярную радиочастотную энергию более 1 секунды для обнаружения и анализа закономерности формирования и распространения электрических токов в ней. Из-за большего импеданса во всей ткани была выбрана ткань бычьей печени ex vivo, а не кожа, потому что слои и придаточные структуры на коже могут существенно влиять на импеданс ткани и диэлектрическую проницаемость. По сравнению с кожей карликовой свиньи in vivo, ткань ex vivo печени, которая в основном состоит из гепатоцитов и сосудистых структур, потребовала более длительного времени воздействия для создания заметных гистологических изменений. Тем не менее излучение радиочастотной энергии более 1 секунды создавало коконообразную область коагуляции вокруг каждого микроигольчатого электрода, что является областью с более высокой плотностью тока, а сходящиеся области коагуляции в областях с меньшей плотностью тока между микроиглами как межэлектродные токи, проходящие между электродами. Мы предлагаем назвать наш новый метод независимой тканевой коагуляции вокруг каждого электрода как «эффект Na», чтобы отличить его от других RF-тканевых реакций.

3. В наших экспериментах области коагуляции появлялись последовательно с увеличением времени воздействия RF и могут быть легко вызваны низкой мощностью RF. Первый контур биполярного электрического тока был сформирован между заостренными концами электродов. Второй контур появился между средними частями электродов. В конце контур биполярного электрического тока был обнаружен по всей длине электродов.

4. В этом исследовании наблюдались заметные изменения в микрососудистых структурах кожи карликовой свиньи in vivo и ткани бычьей печени ex vivo. Электрическая энергия переменного тока, по-видимому, преобразуется в тепло вблизи внешних слоев сосудистых структур и проводимых через стенки кровеносных сосудов. Прохождение тока в области дермального микроциркуляторного русла и периваскулярных структур между электродами, по-видимому, лучше показывают более высокую плотность тока и избирательно активируются биполярным радиочастотным током. Реакция сосудов на воздействие RF была также обнаружена вдоль волосяного фолликула, главным образом в наружной корневой оболочке и волокнистой соединительной ткани.