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外科十八般武器之——能量器械

医学界外科频道 2019-03-14 16:36:53


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。