Відділ зварювання та споріднених технологій в медицині та екології

Розроблена методика безлігатурних операцій на щитоподібній залозі дозволяє не залишати в рані лігатур, які не розсмоктуються, і створює умови для здійснення хірургічного втручання на сухому операційному полі. (Болгов М.Ю. Атлас безлігатурних операцій на щитоподобній залозі/ М.Ю. Болгов, О.В. Омельчук, І.Р. Янчій, П.П. Зінич, І.І. Комісаренко, В.А. Ткаченко, М.Д. Тронько. – К.: КІМ, 2024. – 168с. ISBN 978-617-628-084-2).

Розроблена технологія та апаратура для з’єднання електрозварюванням сегментів перерізаного сідничного нерва з відновленням структурно-функціональних характеристик, порушених після травми. (Molotkovets, V.Y., Medvediev, V.V., Korsak, A.V. et al. Restoration of the Integrity of a Transected Peripheral Nerve with the Use of an Electric Welding Technology. Neurophysiology 52, 31–42 (2020).
Scopus. https://doi.org/10.1007/s11062-020-09848-3)

Ст. н. співр. Дубко А.Г. – лауреат премії НАН України для молодих учених і студентів вищих навчальних закладів за кращі наукові роботи, 2002 р.

Пров. н. співр. Подрятов С.Є. – лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки, 2004 р.

М. н. співр. Ткаченко В.А. – лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки, 2014 р.

За 30 років фахівці ІЕЗ створили кілька поколінь обладнання та інструментів для зварювання живих тканин у медицині та ветеринарії.

Застосування розроблених технологій та обладнання в практичній хірургії забезпечує: безкровне, швидке, малотравматичне для хворого оперативне втручання, надійний гемостаз без застосування шовного матеріалу; зменшення крововтрати більш ніж на 50%; скорочення тривалості операцій на 20…50%; швидка реабілітація пацієнтів після операції.

При наявності розробленого надійного обладнання та інструментів особливо важливо створити ефективні алгоритми зварювання, що дозволяють отримати міцне з’єднання без некрозу тканин. Алгоритми засновані на зворотному зв’язку, отриманому шляхом вимірювання електричних параметрів тканини. Поєднати всі параметри – потужність, частоту, ШІМ, тривалість для кожного етапу процесу, щоб отримати високоміцне зварювальне з’єднання живих тканин – це серйозне наукове дослідження і навіть своєрідне мистецтво.

Наведемо деякі результати експериментів зі зварювання живих біологічних тканин різних типів.

1) Зварювання артерії біполярним затискачем – середня міцність з’єднання артерій діаметром 2-8 мм у сім разів перевищувала нормальний систолічний тиск (940 ± 84 мм рт. ст.).

2) PWI розробив прототип інструменту для наскрізного зварювання кишечника відкритим і лапароскопічним методами. На відміну від традиційних степлерів, металеві скоби не залишаються в корпусі. Висока якість з’єднання підтверджується гістологічними дослідженнями. Останні результати – гідравлічна міцність звареного анастомозу дорівнювала 163-207 мм рт.ст., що в 6-8 разів перевищувало міцність анастомозу, отриманого за допомогою степлера.

3) Яскравим прикладом переваг зварювання в порівнянні з лазерною коагуляцією є приварювання сітківки ока до його судинної оболонки. Цей метод менш травматичний, швидкий і дозволяє зменшити післяопераційні ускладнення. Для досягнення позитивних результатів було змінено апаратне забезпечення та розроблено спеціальні програмні алгоритми.

4) У 2023-2024 роках проводились дослідження зварювання сухожиль, видалених у свині. Вчені ІЕЗ отримали високі показники міцності зварного з’єднання жил (товщина 2,5 мм, ширина 3,5 мм) – в діапазоні від 1,5 до 2,1 кг. Подальші дослідження та достовірні результати в цьому напрямку можуть дати революційну методику для хірургів!

Серед інших цікавих досліджень, які проводяться в ІЕЗ – резекція легені; з’єднання епіневрію сегментів перерізаного сідничного нерва методом багатоточкового електрозварювання; високочастотне біполярне електрозварювання при пошкодженнях твердої мозкової оболонки.

Подальші дослідження технологій та обладнання для високочастотного зварювання пов’язані з розробкою гібридних технологій зварювання з використанням високочастотних електромагнітних, ультразвукових і теплових енергій та розробкою спеціалізованого обладнання та інструментів для виконання хірургічних втручань. Також ми розробляємо портативне обладнання, електрохірургічні технології зварювання живих тканин у військово-польових умовах, що значно скоротить час проведення операцій, зменшить крововтрату, зменшить запалення та ускладнення.

http://patonmed.com.ua/uk/aparati

2.V. Yu. Molotkovets,  V. V. Medvediev, A. V. Korsak, Yu. B. Chaikovsky, G. S. Marynsky, V. I. Tsymbaliuk. Restoration of the Integrity of a Transected Peripheral Nerve with the Use of an Electric Welding Technology // Neurophysiology, Vol. 52, No. 1, January, 2020 P.31-42. Scopus

3. А.Г. Дубко, Н.А. Чвертко, О.В. Лебедєв, ЕЛЕКТРОХІРУРГІЧНИЙ ІНСТРУМЕНТ ДЛЯ МАЛОІНВАЗИВНИХ ВТРУЧАНЬ В АБДОМІНАЛЬНІЙ ХІРУРГІЇ// Біомедична інженерія і технологія.  2021 № 6. С.11-18. DOI: https://doi.org/10.20535/2617-8974.2021.6.244548

4. Г.С. Маринський, В.А. Ткаченко, Н.А. Чвертко, С.В. Ткаченко, С.Д. Грабовський. Високочастотні генератори коротких потужних імпульсів серії АВІ-3500//«Автоматичне зварювання» №8. 2022, С.42-47.

5. Маринський Г.С., Ткаченко В.А., Бисько В.О., Подпрятов С.Є., Подпрятов С.С., Грабовський С.Д., Ткаченко С.В. Високочастотне обладнання для зварювання живих тканин (Огляд)// Автоматичне зварювання № 1, 2023, С. 29-37. https://doi.org/10.37434/as2023.01.05

6. Andrii Dubko, Iuliia Yamnenko, Serhii Stepenko, Oleksandr Bondarenko. Bioimpedance Analysis of Biological Tissues for Their Welding// 2023 IEEE 4th KhPI Week on  Advanced Technology  (KhPIWeek). SECTION 4. ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY, P.1-7. DOI: 10.1109/KhPIWeek61412.2023.10312990

7. Маринський Г.С., Ткаченко В.А., Бисько В.О., Подпрятов С.Є., Подпрятов С.С., Грабовський С.Д., Ткаченко С.В. Високочастотне обладнання для зварювання живих тканин (Огляд)// Автоматичне зварювання № 1, 2023, С. 29-37. https://doi.org/10.37434/as2023.01.05

8. Лебедєв О.В., Дубко А.Г., Чвертко Н.А. Основи комп’ютерного мультифізичного моделювання контактного зварювання живих тканин// Автоматичне зварювання №5 2023. С 44-47. https://doi.org/10.37434/as2023.05.05

9. Житковський Андрій, Дубко Андрій. СПОСОБИ ВИМІРЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРИ БІОЛОГІЧНОЇ ТКАНИНИ ПІД ЧАС ЕЛЕКТРОХІРУРГІЧНИХ ОПЕРАЦІЙ (ОГЛЯД)// Biomedical Engineering and Technology. Issue 10(2), 2023. 10-22.
https://doi.org/10.20535/2617-8974.2023.10.275704

10. Болгов М.Ю. Атлас безлігатурних операцій на щитоподобній залозі/ М.Ю. Болгов, О.В. Омельчук, І.Р. Янчій, П.П. Зінич, І.І. Комісаренко, В.А. Ткаченко, М.Д. Тронько. – К.: КІМ, 2024. – 168с. ISBN 978-617-628-084-2.

11. Current state and prospects for development in welding of biological tissues. Tkachenko, S.V., Romanenko, O.V., Chvertko, N.A., Dubko, A.G. Welding and Related Technologies – Proceedings of the 7th International Conference on Welding and Related Technologies, WRT 2024, 2025, P. 143–146.  DOI: 10.1201/9781003518518-29