Porosity Evolution in Electrosurgical Blade Coatings

Abstract

During Electrosurgery, Radio Frequency (RF) electrical power is applied to a cutting surface which cauterizes the incision. The desiccation of surrounding tissue results in hemostasis and surgery without bleeding. In the case of localized heavy bleeding, a coagulation process is employed using modulated RF power. However, substantial amounts of desiccated tissue may stick to the blade, undoing the achieved hemostasis, and possibly worsening the situation. To prevent this, various electrosurgical blade coatings have been developed to both permit the flow of RF power through the coating, and prevent desiccated tissue from sticking to it.PolyTetraFluoroEthylene (PTFE) is a commonly used electro- surgical blade coating that undergoes substantial surface morphology changes during use, eventually leading to failure. Highly conductive Diamond-Like Nanocomposite (DLN) electrosurgical coatings have been developed with the requisite non-stick characteristics and enhanced durability.After a brief review of electrosurgical fundamentals, the underlying mechanisms of operation of these two coating materials are compared. In the case of PTFE, establishment and evolution of porosity in the coating is essential to the flow of RF power, yet ultimately leads to long term degradation. Alternate conduction mechanisms for DLN coatings are considered.

Physico-Chemical Approaches to Improve the Characteristics of Electrosurgical Instruments

“…Согласно [12], функциональные покрытия электрохирургического инструмента должны обладать следующими характеристиками:…”

“…Полученные покрытия значительно превосходят нержавеющую сталь по микротвердости (2250 Hv против 500 Hv), краевому углу смачивания (97,25±1,87° против 75,47±2,55°) и, что немаловажно, рабочая температура электрода с композиционным покрытием в среднем на 12% ниже, чем температура электрода без покрытия, что оказывает влияние на степень повреждения тканей. Еще одним из возможных применений алмазоподобного углерода является алмазоподобное композитное покрытие Dylyn™ (Ti:DLN) [12] на основе взаимопроникающих аморфных сеток DLC и стеклоподобного SiОх [36], а также электропроводных частиц титана. В качестве положительных характеристик данного композиционного покрытия отмечают хорошую адгезию, долговечность и электропроводность [12].…”

“…Еще одним из возможных применений алмазоподобного углерода является алмазоподобное композитное покрытие Dylyn™ (Ti:DLN) [12] на основе взаимопроникающих аморфных сеток DLC и стеклоподобного SiОх [36], а также электропроводных частиц титана. В качестве положительных характеристик данного композиционного покрытия отмечают хорошую адгезию, долговечность и электропроводность [12].…”

Biomimetic Anti-Adhesive Surface Microstructures on Electrosurgical Blade Fabricated by Long-Pulse Laser Inspired by Pangolin Scales

“…Traditional methods to overcome this problem rely on simple coating technology such as diamond-like carbon (DLC) coatings or edge shape optimization technology [3][4][5][6]. Coatings are relatively effective methods to construct a physical barrier between the soft tissue and the instrument surface, which can reduce the soft tissue adhesion on the electrosurgical instrument surface.…”