高频手术刀的技术发展与合理选择

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同济大学附属同济医院设备物资处,上海 200065

高频手术刀的技术发展与合理选择

杨坤,郑博(综述),邵蕾(审校)

同济大学附属同济医院设备物资处,上海200065

高频手术刀是临床手术使用最广泛的医疗设备之一,本文通过对高频手术刀的发展和技术创新,解析高频手术刀的各种类型以及它们的具体特性。提出我们如何去选择各种不同产品,包括对配套附件的选择要求。

高频手术刀; 特征; 选择

高频电刀(高频手术器)是一种取代机械手术刀进行组织切割的电外科器械。它通过有效电极尖端产生的高频高压电流与肌体接触时对组织进行加热,实现对肌体组织的分离和凝固,从而起到切割和止血的目的。交变电流发明后人类就产生了将交变电流用于临床止血和治疗的设想;1924年一个物理学家和一个神经外科专家共同研制出世界上第一台电刀,取名“BOVIE”。至今,已有90多年的历史了。其经历了火花塞放电——大功率电子管——大功率晶体管——大功率MOS管四代的更变。当前随着大规模集成电路和大功率半导体器件的不断涌现,尤其伴随着计算机技术的普及、应用、发展,高频电刀产品取得了长足进步;可以实施对各种功能下功率波形、电压、电流的自动调节,加上配备各类合理的手术器械,向着各个外科领域不断深入。各种安全指标的检测,以及程序化控制和故障的检测及指示。因而大大提高了设备本身的安全性和可靠性,保证了使用质量和操作医师与患者的安全。

图1 基本结构Fig.1 Basic structure

1 高频电刀的技术发展

随着临床医疗需求不断深入,医学诊疗技术得益于现代化科学技术的飞速进展,计算机、半导体集成电路、换能器等纷纷应用于医疗器械和临床诊疗中,转化医学成功案例举不胜举;高频电刀作为外科手术的支撑设备,其发展朝着专业化、综合化、平台化的方向不断深入。

1.1 各种单一类

单一类型高频手术器是特别为临床单一学科使用目的而专业设计的,部分专科使用条件苟刻,精度要求高,电流和电压波形特殊,但是这计算机发展的时代,要想得到这种特殊的高频电流波形是非常方便的。一些通过动物实践得到的数据很快会转用于临床,得到临床医师的好评,并且使用特殊品种安全性高并且操作方便。

单极高频电刀,仅仅具有单极模式下的纯切、混切、电凝;单极电刀的电极由手术电极(笔式电极)和中性电极(板式电极)组成。手术电极将高频电流传递到患者身体的手术部位,形成很高的电流密度,中性电极则收集作用于人体的高频电流,使其回到电刀,从而完成电流回路。中性电极将电能量很好地分散,电流密度较低,不至于在极板处发生误烫伤。

图2 电流方向Fig.2 Direction of current

双极电凝器的双极电凝是通过双极镊子的2个尖端,1个作正极,1个作负极,向机体组织提供高频电流,产生热效应,使双极镊子两端之间的组织或血管脱水而凝固,从而达到止血的作用闭;长用于精细化治疗的神经外科和血管外科以及整形外科。因其功率较小,作用部位集中,较少出现安全问题。

电灼器为单极电灼;如专用于妇科宫颈糜烂电烫设备和皮肤科电灼设备等。

内窥镜专用高频发生器:具有纯切、混切、单极电凝;主要用于腹腔镜。

多功能高频美容仪:具有点凝、点灼、超高频电灼。

眼科专用电凝仪:考虑眼内手术的精细程度,设置合适的电压和精确调节功能使产生的火花非常细小,不会影响周围组织。

射频消融仪:通过特殊设计,能够细微透过作用点进行心肌组织消融,完全避免低频电流刺激,是一种安全等级特高的心脏导管治疗心律失常专用治疗设备[1]。

1.2 综合类型多功能高频电刀

适用与各类外科手术,属于手术室基本配置设备,通常具有2种使用模式和3种常用应用方式。

单极模式:含单极纯切;单极混切(多种混合比);单极电凝。在单极模式中,用一完整的电路来切割和凝固组织,该电路由高频电刀内的高频发生器、患者极板、接连导线和电极组成。在大多数的应用中,电流通过有效导线和电极穿过患者,再由患者极板及其导线返回高频电刀的发生器。

双极模式:含双极电凝;双极电切。双极电凝是通过双极镊子的两个尖端向机体组织提供高频电能,使双极镊子两端之间的血管脱水而凝固,达到止血的目的。它的作用范围只限于镊子两端之间,对机体组织的损伤程度和影响范围远比单极方式要小得多,适用于对小血管(直径<4 mm)和输卵管的封闭。故双极电凝多用于脑外科、显微外科、五官科、妇产科以及手外科等较为精细的手术中。

电切方式,(1)自动电切(auto cut):根据自动对患者手术部位的不同组织结构的阻抗进行测试,通过调整电压对工作电流进行调整,不断是自身适应手术医师的工作模式,其特性轻柔,对组织温和,可用于良好导电组织的电切手术,如肌肉组织和血管组织、超细结构的解剖和分离。(2)高能电切(high cut):高能电切是专门用于脂肪组织和液体环境下的切割模式,其自动控制电弧强度一确保切割过程在最小的输出功率下进行。如泌尿外科手术中的经尿道前列腺电切术。(3)精细电切(precise cut):这是一种极精细并可精确调节强度、功率输出的电切模式,应用于控制在极微小程度的手术创口,图神经外科、整形科、耳鼻喉科和皮肤科。

混切方式(dry cut):利用电压调节同高频调制波形的结合、提供切割阶段完美止血效果的模式。调制波形的百分比可以任意设置,百分比为零时即为自动电切;百分比为100时,就是下面要介绍的纯电凝模式。无血电切与其他电切模式相比,是一种更高强度的止血切割。

电凝方式:经典电凝(classic cut)是一种完全被调制的高频电流,适用于手术中需要的良好止血效果且对周围组织损失轻,通过合理的调节输出电压使切口组织蛋白变性干燥化,可以做到减少烟雾和无烟雾。逐渐被人所认识,其使用范围也在逐渐扩大。

1.3 复合类型

随着医疗技术的发展和临床不断提出的要求,以高频手术器为主的复合型电外科设备也有了相应的发展:高频电刀与氩气喷射技术结合形成了高频氩气刀,应用于弥漫性出血可以达到快速有效的作用。

超声手术刀是在手术柄中有一个换能器,将主机发生器提供的高频电流转换成超声能,利用超声的空化效应和约55.5 Hz的振动能,对组织产生瞬间65～70 ℃的高温,对组织进行切割和凝血。由于温度合适,手术时没有烟雾,产热有效范围小,有利于引发肌体启动修复再生细胞的功能。配有各种类型刀头,方便用于各类外科手术。

超声外科吸引器(cavitron ultrasonic surgical aspirator,CUSA)具有振动切割、灌注和吸引三部分组成。其中空的钛管沿纵向振动,在接触肝组织时,薄壁组织被捣碎,肝组织被分离,细胞碎片经灌注的盐水冲洗后再经中空钛管吸去。同时,比较坚韧的组织如血管、胆管不易被振碎而保留下来。CUSA 切肝技术在欧美国家得到普及,成为现代肝脏外科的规范化技术之一。CUSA切肝技术,积累了丰富的切肝经验。在临床应用时,一般先将肝包膜切开,然后用超声刀分离肝实质,逐渐由肝实质浅层向深层分离。在分离的断面上仅留下粗细不等的血管和胆管。在切肝过程中,CUSA的输出功率应根据肝脏的质地来调节,切肝时遇见细小的管道可以用镊子夹住,电凝后切断。2 mm以上的管道应结扎或钛夹钳夹后切断。当遇到门静脉、肝动脉、胆管或肝静脉的主干时,调低CUSA的输出功率,然后使刀头移动方向与血管平行,将血管周围的肝实质游离后,就能显露出该血管,很容易将血管结扎剪断。如果较大的血管发生了破口,可以用Prolene进行修补。专用于大血管止血用的百克钳,利用止血钳的特殊材料设计和大血管精密接触的压力与面积,加上高频电刀 专用的高频频率调制波形和有效控制电流,使血管壁的组织蛋白变性产生黏合,足以抵抗动脉压力的冲击,可以对7 mm的大血管进行闭合,极大方便了临床大型手术的开展。

将高频电刀、氩气发生器、超声手术刀、百克钳等组合在一起,发展成为一台手术能量平台,手术中可以根据不同的手术需求使用不同的电外科器械,完成和达到各种切割和止血目的,是高频电刀复合类型的典范[2]。

特殊的高频电流设计用于内镜称为专用高频电内镜治疗模式,为胃镜和肠镜内镜下各类治疗作出安全保证;内镜电切模式是一种电切和点电凝自动交替的模式,具有练好的可控性;专用内镜模式还可为电凝预先设置凝固百分比,控制电火花的大小等;还可进行更细化的参数设置,如“电切间隔”“单次电切持续时间”等[3],在胃镜和肠镜检查治疗中,具体的细微的治疗参数设置让内镜治疗从不可能变为可能,操作非常简捷;安全参数的可设置极大方便了内镜医师的操作,内镜治疗的各种应用已经全面打开。

2 合理选择产品

产品类型合理选择高频电刀的类型是确保高频电刀的合理使用和安全使用的首要关键;综合手术的建立应该选择综合类型高频电刀,单极、双极以及电切、混切和电凝方式一一具备。

当医院学科发展进入一定的亚专科阶段,手术病种单一性集中体现,购置专用的单一品种高频手术器更为合理,功能选择简单方便、电压电流设置合理以及安全性能高,治疗疗效好。

使用功率切忌盲目增大电刀的输出功率,以刚好保证手术效果为限。因为高频电刀手术中任何危险均随功率的增大而增加。一般电极电刀手术使用的功率在20～80 W左右,特殊手术如截肢要求大一些;单极模式临床使用中很少超过200 W,只有在水中操作时使用功率才会要求达到300 W以上;因此不应全部购置300 W以上功率的电刀,应该选用合适功率即可。

极板灼伤主要是由于从手术电极返回的电流密度过大,从而使病员贴放的电极板部位产生过流,由此形成灼伤。而通常人体返回的电流密度的安全界限在 0102 A/cm2之内。一般单极电刀手术功率在20～200 W,特殊手术需要功率大一些,但绝大不允许超过 400 W。高频电刀使用中不管发生任意情况,电刀的输出电压必须稳定,突变电压范围不可≥20%否则很有可能发生烫伤事故[4]。

当功率调大使用时,应加强检查极板安放情况、极板及刀头电缆的完好程度、机器状态和病员悬浮程度,千万别随意增大输出功率设定值。在不能预知正常功率时,应从小到大逐步试验到刚好用为止。机器使用结束和开机之前均应保证个输出功率设定值在较低值,否则过大功率突然加到病员身上。

安全检测功能现代技术发展使高频电刀不仅仅是一台高频电流发生器;为保证临床安全使用,高频电刀应该具有一系列安全防范措施[5]:(1)输出功率指示;能够明确目前的输出功率。(2)功率预置、调节;必须是线性调节和连续调节。(3)患者极板检测报警;利用阻抗测试负极板与皮肤接触情况,接触不良需报警及时切断输出。(4)操作类型音频指示;提示医师当前使用的方式。(5)接地不良报警功能;避免对医师和患者产生电击伤害。

3 正确配置辅助配件

高频电刀的使用依靠的是主机和辅件的合理配合。根据国家食品药品监督管理局的要求,大多数附件需要一次性使用,因此随弃型产品变为重复性使用会带来消毒隔离不完善和安全使用无保证的困境。

附件的配置以原厂家产品最为合理,如果从经济节约角度出发选择其他品牌,希望通过对一些具体性能的考察和测试,选择最接近功能配合产品为替代。

4 结语

高频电刀产品发展技术迅速,产品品种层出不穷,如何合理选择和正确使用是设备管理部门需认真对待的,通过开展对产品的技术评估是了解和评定一种好产品的必经之路。

[1] 李捞摸,张庆勇,朱艳,等.高频电刀功率误差曲线及标称负载符合性的测试分析[J].中国医学装备,2016,13(2):39-41.

[2] Dodde RE,Gee JS,Geiger JD,et al.Monopolar electrosurgical thermal management for minimizing tissue damage[J].IEEE Trans Biomed Eng,2012,59(1):167-173.

[3] 李冬梅.探讨高频电刀对腹腔手术切口愈合的影响[J].中国医药指南,2017,15(7):147-148.

[4] 黄建辉.高频电刀的结构原理与使用安全[J].医疗装备,2016,29(1):39-40.

[5] 束静,章玲,许鸣,等.医用高频电刀的质量检测技术与实践[J].医疗卫生装备,2014,35(4):82-83.

Technicaldevelopmentandselectionofhigh-frequencyelectricknife

YANGKun,ZHENGBo,SHAOLei

DepartmentofMaterialsandEquipment,TongjiHospitalAffiliatedtoTongjiUniversity,Shanghai200065,China

High-frequency electric knife is one of the most widely used clinical medical equipments.Based on technical development,various types of high-frequency electric knives and their specific characteristics were analyzed.The article offered suggestions on choosing different high-frequency electric knives and accessories.

High-frequency electric knife; Characteristics; Selection

R616.1

A

2095-378X(2017)03-0215-04

2017-07-24)

杨 坤(1979—),男,高级工程师,从事临床工程技术

邵蕾,电子信箱:lei_shao1@163.com

10.3969/j.issn.2095-378X.2017.03.019