外科十八般武器之——能量器械

工欲善其事，不仅要利其器，还要善用这些器。

作者丨四川大学华西医院胰腺外科  王昕

来源丨医学界外科频道

在现代外科的发展史上，外科手术器械总是扮演着至关重要的地位，它们作为外科医生战胜病魔时所使用武器，在一双双巧手上被赋予了生命与灵魂。外科器械种类繁多，不同器械在手术中有着不同的作用，而在这里我将主要介绍一下在外科手术中使用频率最高的一类——能量器械。

conflict of interest：本文部分知识点来自J&J公司的J老师赠书（图一）

图一

原理篇

长久以来，术中出血一直是外科医生所面临最为头疼的问题之一。几百年前，由于手术器械相对落后，在大部分情况下，外科医生通过烧灼法对手术创面进行止血（图二），尽管现在想来这个方法实在残忍，但这大概就是能量外科应用的鼻祖——热能。而即便在几百年后的今天，热能也是能量外科的核心，唯一不同的是随着技术的进步，外科医生能够更好的控制热能。

图二

热能是如何产生作用的呢？我们就要从不同温度对组织细胞的不同影响开始说起：

60度时：蛋白开始不可逆的变性并发生凝固性坏死，组织此时往往呈现发白的状态（想象一下煎鸡蛋时蛋白的变化），如果硬要问我为什么泡温泉怎么不变性，我只能呵呵了。

80度时：组织碳化，产生干燥、脱水及萎缩

90度-100度：细胞“挥发”（我的理解就是组织中的相应成分直接从固态转变为气态），术者往往只看见一缕青烟飘过。

125度以上：组织中蛋白、脂肪的完全氧化，只剩下碳化的组织（焦痂）

那么上述组织反应也就决定了能量设备在不同功率时作用的功能：在温度60度—80度之间时主要产生蛋白变性（凝固性坏死），起到凝闭各类管道（止血）的作用，而在高于90度时，起到切割组织的作用。

器械篇

目前能量外科主要有两大类器械：

第一大类是利用电能：其作用原理是通过发生器（generator）产生相应频率的电压和电流，传导至作用电极（active electrode），作用电极在组织上产生相应的温度，从而达到需要的效果（凝固或切断）后，电流通过接地电级（grounding electrode）回流，具体分为一下几种：

单级电刀：作用电极产生温度达到相应的效果后，电流通过接地电极（负极板）回流至发生器。如图三所示，电流会流经过一段人体组织。

图三

双极电设备：在双极中，作用电极与接地极均在手持设备（图四）上，电流不经过体内，最大程度发挥电外科设备的效用，其优势在于电凝效果更好，正确使用下，可凝闭较大直径（7mm）管道。当然，现在市场上有各种各样的双极设备，其中包括Covidien公司的LigaSure，Ethicon的ENSEAL以及ERBE的Bioclamp等。

图四

射频消融设备：基本原理同单级，但设备可通过对阻抗（impedance）的监测调整输出电流的大小，在较长的一段时间内（5-10分钟），保证作用电极所产生的温度恒定（不随阻抗的改变而改变）。

氩气刀：氩气可增强电设备的能量输出（电焊应该也是用的这个气体），手术中往往使用在对实体器官的止血上（如肝脏）。

第二大类则是利用机械能：目前最为常用的就是超声刀了（图五），通过刀头所产生的高频振动（可高达55500Hz），接触组织时产生热能，从而实现凝闭或切割等功能。

图五

安全篇

可能有人会问，我用了N年的各类能量外科器械，没出过任何问题，老司机一名，有啥好注意的？事实上，有统计表明，能量器械所带来的不良事件 发生率并不低，大概为0.1%-0.2%左右，只是大多数事件并未导致严重后果，未引起大家重视而已。为了吸引眼球，引起重视，还是放一张 “徒手点灯泡”吧（图六）。

图六

1.对于单级电刀来讲，讲究就比较多了：

漏电：当电刀的外绝缘层被破坏后，电流可能通过破坏的地方进行释放（特别是腹腔镜的长杆电钩），因此术前应对电刀进行仔细检查。

直接耦合（direct coupling）：作用电极接触到金属等电阻较小的物体时会导电，从而在与该金属相接触的地方产生作用，如果此时接触到重要组织或结构，则会造成不必要的医源性损伤。当然我们有时也会利用直接耦合的原理进行止血。

电容耦合（capacitive coupling）： 也称为电场耦合。在手术时应避免对电刀线进行缠绕，同时更加禁止将缠绕后的电刀线使用巾钳等金属器械进行固定，否则可能会对接触组织产生烧灼作用。电容耦合的产生可详见下面这张“电线点灯图”（图七）

图七

2.对于双极电设备来讲，由于电流仅在很小范围内形成回路，很多设备都能够实现对阻抗进行监测，从而调节电压与电流，同时也不存在直接偶联与电容偶联，因此相对比较安全。

3.对于超声刀来讲，由于是通过高频振动来产生热量，因此刀头的温度变化呈现时间依赖性。有研究证明（Emam TA et al. Ann Surg. 2003），在距离刀头1cm的组织内的温度与超声刀能量强度及时间呈现如下关系（图八）：5档的能量作用15秒——140℃，4档的功率作用5秒——85℃，而新刀头5档作用20秒——285℃！！！。因此，避免长时间持续激发超声刀是减少周围组织损伤的前提。

图八

技巧篇

由于目前参与的手术量有限，因此谈不上自己的经验，大多数技巧也是通过对文献的学习以及手术的观摩中得到。其中主要讲一讲腹腔镜中超声刀的使用经验吧：

• 高能量档位时主要是切割作用，而低能量档位主要是凝闭作用，在一般情况下我们将主机能量调至3，通过操作手柄的Max和Min按键来调控能量输出；

  
  

• 钳口闭合紧密、组织张力高时是切割作用，而钳口闭合较松、组织张力较低时是凝闭作用；

  
  

• 超声刀头分为工作头与非工作头，操作时尽量不要使工作头接触重要器官及组织（图九）。

图九

• 刚才提到超声刀的热量产生具有时间依赖性，短时间接触仅产生其机械振动作用，因此在实体性器官（肝脏、胰腺）离断时可以采用工作刀头的搔刮手法进行（打碎肝脏、胰腺组织，保留管道）。

  
  

• 超声刀的高频率振动使工作头尖端产生气泡（cavitational bubbles）（图十），而这些气泡将进入组织间隙，有利于术中进行筋膜层面的分离。

结语

“工欲善其事，不仅要利其器，还要善用这些器”。通过笔者这两天对外科能量器械的学习，也发现一些平时术中所忽略的问题，因此也将自己的经验分享给大家，欢迎共同探讨。