现代手术刀的研究进展

王锦航　董福生　董玉英

1　河北医科大学，河北省石家庄市　050000　2　河北省口腔医院

现代手术刀的研究进展

王锦航1董福生2董玉英2

1河北医科大学，河北省石家庄市0500002河北省口腔医院

摘要随着时代的进步，手术器械也在不断改进，手术刀中钢刀、电刀、超声刀、激光刀、射频刀等普遍应用于各种外科手术，而每种手术刀都有各自的优势。近年来，针对不同手术工具的实验研究和临床研究也逐步的增多，根据每种手术刀不同的特性和优势，合理地选择不同手术刀一直是许多学者研究的热点。本文主要针对几种手术刀各自的原理、应用及优势等方面做一阐述。

关键词手术刀临床应用原理

外科手术的目的是对外科疾病进行诊断和治疗，而外科手术的主要过程是应用手术刀(Surgical scalpel)切开、分离组织及切除病变组织。随着医学科学和自然科学的发展，手术刀已经从最初单一的手术工具如：石、木、铜铁制品等，发展成为集切开、止血、抽吸等多功能、多用途于一身的现代高科技产品[1]。随着钢刀、电刀、超声刀、激光刀、射频刀等手术工具普遍应用于各种外科手术，而每一种手术刀都各有其不同的优势[2]。本文就其中几种手术刀的发展、特点以及其临床应用作一综述。

1钢刀

普通手术刀是外科手术过程中不可或缺的重要工具。早在距今3 400多年前，在藁城台西遗址中出土的“砭镰”，经专家考证后，是世界上最早的手术刀。19世纪末和20世纪初，随着麻醉和输血技术的日益完善，现代外科手术有了质的提高，手术器械不断改进，手术器械工艺制作也有了很大进步，如材质由铁质演变为不锈钢、钛、铬、钒等。现在的普通手术刀由刀柄和刀片组成，依据刀片的形状、大小不同，可分为大圆刀、小圆刀、尖头刀、锐性手术刀、钝性手术刀等，每种形状的刀片都有其不同的使用范围。应用普通手术刀切割组织，由于其锐利的边缘，可将组织切开，切割面边缘整齐、解剖层次清楚，但切割创面出血较活跃，光镜下可见切割边缘细胞形态完整、组织结构层次清晰、无变形及坏死改变，对组织无损伤。所以钢刀能够快速整齐地切割和分离各种软组织，但切割面出血活跃，且结扎止血时间长。例如在肿瘤切除手术中，应用普通手术刀不仅不会出现脂肪液化和炭化的情况，而且可以避免电刀引起组织损伤、患者被电灼等问题，但切割后创面出血相对活跃增加手术时间。

普通手术刀始终是外科手术过程中不可缺少的重要手术工具，由于其切割后对组织“零”损伤的特性，可以应用于各种手术，但其切割后创面出血活跃，应控制性的应用于出血较多的手术中[2]。随着科技的发展，需要进一步的改进普通手术刀，以求找到一种对组织无损伤，同时可以控制创面出血的手术刀。

2高频电刀

高频电刀是取代普通手术刀的电外科器械。外科手术领域的电气化革新可追溯到19世纪末20世纪初，最早应用于肿瘤的电灼疗法中[3]。根据医用物理学的原理，高频电刀就是利用高频电流通过机体的热效应而制成的。由于接触的有效面积很小，而电极下组织中的电流密度却很大，所以可以在一瞬间产生大量的热，把电极下的组织爆发性地蒸发掉，分裂成一个不出血的、窄而平坦的、深几毫米的切口，而且还可以使血管中的血液凝固到一定的深度，代替结扎，完成切口的止血工作。由于高频电刀的工作原理，应用高频电刀切割组织后切割创面整齐、无渗血，但可以引起局部组织血液供应障碍、组织细胞破坏、部分组织炭化和脂肪液化。所以高频电刀具有切割速度快、止血效果好、操作简单、视野清晰、术后疼痛减少，但不能用于同一部位反复切割和钳夹大块组织电灼。

近年来，高频电刀广泛应用于妇科、口腔科、普外科等科室，其中以妇科中的手术应用最广泛。在宫颈手术中应用高频电刀能保证足够的切除范围和清晰的切缘，减少术中出血，提高手术速度，但是病理检查显示标本切缘有少量组织的热损伤，但不影响对组织的病理检查和手术效果[4]。在口腔科的牙龈成形术和舌系带矫正术中[5]，应用高频电刀可以明显缩短手术时间，减少术中出血，术野清晰，一次手术效果和预后效果理想，减少患者痛苦。高频电刀在皮肤组织的应用：应用高频电刀行清创术或切割感染的皮肤组织时，高频电刀不仅会影响创口的愈合，而且还会增加组织感染的几率[6]。这些可能是由于电刀切割时，一方面电流和热能沿切缘呈放射状分布，导致局部组织血液供应障碍、组织细胞破坏切口积液；另一方面，大量的脂肪细胞破坏，脂肪液化，致使脂肪外溢，再加上高温促使组织出现凝固坏死，这些均是细菌的良好培养基，这时如果组织本身有感染就会增加细菌感染几率。

高频电刀应该严格掌握其适应证，对于术中出血较多有活动性出血的患者，可以选择性的应用高频电刀，减少患者术中出血，缩短手术时间。而对于脂肪组织含量较高的组织应该控制性的使用高频电刀。应用高频电刀后可引起组织炭化和脂肪液化的这一问题还有待解决。

3超声刀

超声波在医学上的应用大致可分为两大类：功率超声和检测超声。1928年德国人Mulwert试用了超声治疗慢性耳聋； 80年代超声手术刀开始在外科应用，包括超声白内障乳化、超声骨科形成和超声肝脏肿瘤吸引等。超声刀是采用超声能对软组织进行止血、切开和凝固，适用于对需要控制出血和最小程度热损伤的软组织进行切开。超声刀可以分为吸引式超声手术刀和切割式超声手术刀。吸引式超声手术刀主要利用超声空化效应来完成，在破坏和吸出高含水量组织细胞的同时，使弹性较强的胶原组织完好无损，粉碎病变组织或准备去除的组织。由于其原理因此吸引式超声手术刀对于脑、肝、脾等器官作用好，而对胶原成分较多的血管、筋膜等作用甚微。切割式超声手术刀刀头以一定的谐振频率进行高频振动，使组织内的水汽化，蛋白质氢键断裂、变性，细胞崩解，使组织被切开或凝固，在组织分离和组织切割的同时凝血止血。不依靠热的损坏，没有过热现象，刀头上的温度并不很高，不会形成烟雾；切开后的断面光滑，伤口易于愈合[7]。超声刀具有术中出血量少、手术视野清晰、对周围组织损伤小、安全性高、感染少及术后恢复快的优点，可用于直视和内镜外科手术。但超声刀的切割和凝血速度受限于超声换能器件的电声转换效率，对于大束组织及较粗血管的切割止血效果不够理想[8]，但封闭小血管效果较好，可以封闭6mm以下的静脉血管[9]。

超声刀可以应用于肝胆外科手术，普通外科的结肠切除术、胃底成型术、阑尾切除术，妇产科的子宫肌瘤切除术、子宫切除术。由于超声刀的优点，在血液供应丰富、手术操作空间狭小的组织中应用更为广泛，如甲状腺切除术、胃部分切除术、子宫切除术，传统手术方式中为了控制出血主要依靠结扎止血或应用电刀止血，都易损伤周围重要组织，遗留物更可能导致炎症反应的发生，组织出现热损伤、焦痂，甚至导致组织粘连加重。

现今，超声外科手术及其仪器设备几乎已进入外科手术的各个专科领域，而被广泛地应用于开放型外科手术，并成为外科技术进步的标志之一。但由于其不能应用于大束组织及较粗血管的切割，超声刀的发展也受到的一定的影响。

4激光刀

1960年7月，梅曼成功在美国加州休斯研究所研制成了世界上第一台红宝石激光器，次年被应用于治疗眼科疾病，从此开创了激光在医学中的应用。激光是一种能产生高能量、高度聚焦且具有一定穿透力的单色光，作用于人体组织而在局部产生高热量以去除或破坏病灶组织。由于组织的光学特性复杂和具有特异性，不同组织对特定波长的激光吸收、反射、透射及散射特性不一样，而特定组织对不同波长激光的光学性质也不一样。因此，如果将多波长激光应用于激光手术刀必将大大提高手术的效率。近年来，出现了多波长组合式激光系统，能产生出CO2、KTP、Ho:YAG和Nd:YAG等多种激光，常用的激光手术刀为Nd:YAG型，分为非接触式和接触式两种。非接触式激光刀可以选择性地定量切除坏死组织，切口边缘平整，外围正常组织损伤少，且激光刀本身具有高温杀菌作用，器械与切除区不接触，大大减少了术后的感染。接触式激光手术刀操作时刀头与组织直接接触，其优点是刀尖直径小，输出功率密度大，刀锋锋利，切割速度快，有触觉反馈，可作精确切开。组织损伤小而浅，刀尖温度高，不易发生组织粘连，且有良好的杀菌作用。应用激光刀切割组织后，切割面无渗血，切割边缘整齐，但由于激光的热损伤使创口愈合过程早期的成纤维细胞数量较普通手术刀中成纤维细胞的数量稍少，故应用激光刀切割后其创口愈合稍延缓。

激光手术具有传统手术无法比拟的优越性。首先激光手术切口小，周围组织损伤小，愈后瘢痕形成少[10]。其次激光手术刀具有术中出血少的特点，尤其是应用激光刀切割血管丰富的组织时，止血效果好，术中出血少[11]。例如应用激光手术刀行肝脏切除、恶性肿瘤切除、舌部肿物切除术后，不仅可以有效的减少患者术中出血、缩短手术时间，还可以减轻术后反应，减少患者痛苦，促进正常组织再生[12]。但因激光刀在正常血流下只能封闭直径0.5mm以下的血管，故较大血管可产生出血，术中仍需钳夹并结扎止血。再次激光刀也可以应用于硬组织切除，其具有切割范围精确、不损伤周围组织的特点。如：应用激光手术刀切割软骨和骨组织时，切割宽度小于骨锯切除的宽度，可做多种形态的切口，切面光滑锐利，骨小梁无粘连及脆裂，且切割面出血少无器械接触时的震动感[13]。

目前激光刀以其自身的优越性已经广泛应用于普通外科、神经外科、眼科、皮肤科、耳鼻喉科、妇科及泌尿科等多个科室的临床治疗中。但是由于激光刀设备较昂贵，且组织对激光波长存在选择性吸收，还是对其存在一定的制约性。

5射频刀

1978年，美国牙医Ellman首先将射频电波应用于牙科软组织手术中，随后射频电波在不同医学领域得到了广泛应用。射频外科中的射频刀在结构上与高频电刀类似，但与高频电刀有以下三个方面的区别：(1)输出频率。高频电刀输出的是0.1～2.9MHz的高频电流，而射频刀发生器输出的频率则是3.0～4.0MHz的高频无线电波[14]。(2)电极板与组织是否接触。高频电刀的电极板必须接触皮肤，而射频刀的电极板可以不接触皮肤，只需要在靠近手术部位的位置下面平铺上就可以。(3)切割时组织是否产热。高频电刀切割组织时会产热，而射频刀工作时手术电极本身温度不会升高，可以实现低温下的切割、止血和消融[15]。射频刀的原理为：当高频电波遇到细胞内的水分子时，水分子对电波产生的阻力，使电波能量在水分子内转换成为机械能量，引起水分子瞬间激烈震荡，细胞内的水分子由液态水在瞬间转化成为汽态水，细胞在水分子体积膨胀的情况下破裂。由于射频刀所特有的细胞水平的组织切开，仅造成电极尖端组织的细胞汽化，形成线状的细胞破坏，因此切口纤细光滑，形状和深度也可以得到精确的控制，而且刀头体积小，术野遮挡少，能更好的满足外科手术精确性的要求。应用射频刀切割组织后，切割边缘整齐、创面无渗血、未见组织坏死和炭化，切割边缘解剖层次清晰。

所以射频刀具有术中出血少、周围组织热损伤少、创缘无炭化、术后创口愈合时间短，无瘢痕形成等特点。由于射频刀的这些优点，使其可以广泛应用于皮肤科、耳鼻喉科、整形美容科等不同领域。首先，射频刀可以用于正常皮肤组织的切割，还可以用于感染的皮肤创面切割。例如应用射频刀切割正常皮肤组织或对感染皮肤组织行清创术时，术中切口光滑整齐、切缘两侧出血少、手术时间少，术后切缘处细菌显著减少、大量胶原蛋白再生、上皮化程度较好、愈合时间短、瘢痕形成少[16]。其次，射频刀可以用于鼻息肉切除、扁桃体切除、舌系带矫正术等。例如应用射频刀行扁桃体切除术和部分舌体切除术，术中减少了切口出血，视野清晰，减少了切口出血在手术进行时导致的患者咽反射加剧和手术中患者出血误吸诱发的剧烈咳嗽和其他并发症，而且术后无瘢痕形成所致咽部异物感或吞咽困难等症状。最后，由于射频刀术后瘢痕形成少的特点，可以应用于唇腭裂整复术、面部肿物切除术和连体婴儿手术等。例如应用射频刀治疗颌面部的横纹肌肉瘤，术中切割组织精确、出血少、切割面整齐，周围组织无热损伤、无炭化，术后反应轻、组织愈合好，无瘢痕，无复发，具有较高的临床应用价值[17]。

目前射频刀以其操作简单，使用方便，适用范围广，术中及术后效果良好，已经广泛应用于各个领域，并且在临床治疗中反响较好，但是由于其在临床应用时间还比较短，许多问题还需要进一步的研究。

综上所述，现阶段对于各种手术刀的基础研究及临床报道相对较多，每种手术刀都有自身的优缺点，但各种手术刀之间相互比较的研究相对较少，通过现有的研究发现射频刀切割组织后，对组织的损伤较少，创面愈合也较好。但目前不同手术刀切割皮肤后，对皮肤愈合影响的基础及临床研究还少有报道，这也将成为未来的研究方向之一，随着人们对美观要求的提高，减少术后瘢痕的产生，更好的、更正确的选用不同手术刀将越来越受到大家重视。

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(本文通讯作者：董福生)

(编辑雅文)

收稿日期2014-12-17

中图分类号：R608

文献标识码：A

文章编号：1001-7585(2015)04-0447-03