Medical and biological engineering

, Volume 12, Issue 2, pp 208–213 | Cite as

Gas transport resulting from plasma-scalpel surgery

  • M. R. Henderson
  • W. J. Link
  • F. P. Incropera
  • J. L. Glover
Article

Abstract

The extent of absorption and the intravascular itinerary of plasma-scalpel operating gas have been investigated by monitoring the intravascular and exhaled argon partial pressures during canine hepatic surgery. The blood-gas analysis was performed continuously, using a mass spectrometer to measure dissolved argon, and, periodically, using a gas chromatograph to quantify all argon ingested, including emboli. To quantify the amount of argon lost through the pulmonary circulation, monitoring took place in the right atrium and the aorta. Experimental results show that the amount of argon absorbed at the incision site and transported through the bloodstream may increase the dissolved argon concentration in the right atrium by as much as 150%. The results also indicate that argon may be present as emboli in the bloodstream, but that argon storage in the tissues is insignificant. The argon concentration in the aorta does not noticeably increase; hence the excess argon is exhaled within one circulation through the pulmonary circuit. These observations were substantiated by the use of an ultrasonic Doppler flowmeter to check for the presence of gas emboli at various locations.

Keywords

Plasma scalpel gas transport surgical instrumentation argon 

Sommaire

Le taux d'absorption et l'itinéraire intravasculaire des gaz utilisés pour le fonctionnement du plasma-scalpel ont été étudiés en contrôlant les pressions partielles de l'argon intravasculaire et exhalé au cours d'une intervention hépatique chez un chien. L'analyse sang/gaz a été effectuée de façon continue à l'aide d'un spectromètre de masse pour mesurer l'argon dissous, et à intervalles réguliers au moyen d'un chromatographs gaz pour déterminer la quantité totale d'argon ingérée, y compris les emboles. Dans le but d'établir la quantité d'argon perdue dans le circuit respiratoire, un contrôle a été effectué au niveau de l'oreillette droite et de l'aorte. Les résultats de l'expérience ont démontré que la quantité d'argon absorbée, au niveau de l'incision et véhiculée par la circulation sanguine pourrait augmenter de jusqu'à 150% la concentration d'argon dissous dans l'oreillette droite. Les résultats font également ressortir que l'argon peut, être présent dans la circulation sanguine sous la forme d'emboles mais que l'accumulation d'argon dans les tissus, est insignifiante. L'excédent d'argon s'exhale donc au cours d'un seul circuit pulmonaire. Le bien-fondé de ces observations a été établi, en employant un débitmètre Doppler à ultra-sons pour vérifier la présence d'emboles de gaz à divers endroits.

Zusammenfassung

Der Absorptionsgrad und der intravaskuläre Weg des beim chirurgis chen Vorgehen mit dem Plasmaskalpell verwendeten Gases wurden durch Überwachen der Druckanteile des intravaskulären und des exhalierten Argons während der Leberoperation an einem Hund untersucht. Die Blutgas—Analyse wurde laufend mit einem Massespektrographen zur Messung des gelösten Argons und periodisch mit einem Gaschromatographen zur quantitativen Bestimmung des insgesamt aufgenommenen Argons einschliesslich emboli vorgenommen. Zur quantitativen Bestimmung des über den Lungenkreislauf abgegebenen Argons wurden das rechte Atrium und die Aorta überwacht. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass die an der Einschnittstelle aufgenommene und durch den Blutstrom transportierte Argonmenge die Konzentration gelösten Argons im rechten Atrium um 150% erhöhen, kann. Ferner zeigen die Ergebnisse, dass Argon auch in Form von emboli im Blutkreislauf anwesend sein kann, dass jedoch die Argonspeicherung in den Geweben unbedeutend ist. Die Argonkonzentration in der Aorta nimmt nicht merklich zu, also wird das überschüssige Argon innerhalb eines Umlaufs durch den Lungenkreislauf exhaliert. Dies Feststellungen wurden durch Prüfen an verschiedenen Stellen mit einem Doppler-Ultraschalldurch-flussmesser auf das Vorhandensein von Gasemboli erhärtet.

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References

  1. Henderson, M. R. (1972) Gas transport resulting from hepatic plasma scalpel surgery. M.S. Thesis, Purdue University, West Lafayette, Ind., USA.Google Scholar
  2. Hishimoto, K., Rockwell, R. J., Dreffer, R. andYunis, N. (1969) Some technical problems in plasma scalpel hepatectomies.Proc. Ann Conf. Engng. in Med. & Biol 22, 24–4.Google Scholar
  3. Incropera, F. P. (1972) Energy and mass transfer in tissues exposed to high intensity, finely resolved energy sources: Theoretical considerations. HTGDL Rep. No. 7, Purdue University, Lafayette Ind., USA.Google Scholar
  4. Maroon J. C., Goodman, J. M., Horner, T. G. and,Cambell, R. L. (1968) Detection of minute venous air emboli with ultrasound.Surgery Gynec. Obstet 127, 1236–1238.Google Scholar

Copyright information

© International Federation for Medical & Biological Engineering 1974

Authors and Affiliations

  • M. R. Henderson
    • 1
  • W. J. Link
    • 1
  • F. P. Incropera
    • 1
  • J. L. Glover
    • 2
  1. 1.Bioengineering Laboratory, School of Mechanical EngineeringPurdue UniversityWest LafayetteUSA
  2. 2.Indiana University Medical CenterIndianapolisUSA

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