能量器械，聽上去有些陌生？其實我們常見的超聲刀、射頻消融、微波消融等，都屬于能量器械。

這幾乎是外科手術中使用頻率最高的一類器械！

什么是能量器械

       能量外科是指外科醫(yī)生在外科手術過程中，利用各種能量設備對組織進行切割、分離、止血及實現(xiàn)其他各類功能的外科學分支。

       能量器械，是指上述手術過程中使用到的、發(fā)射能量的儀器，如高頻、超聲波、微波等，這些能量與活組織相互作用的同時，切割組織和器官以止血的。

       隨著外科學專業(yè)分科逐漸細化，適合各類外科專業(yè)的能量外科設備品類越來越豐富。針對外科醫(yī)生在不同手術中的不同需求，幾乎所有情形都有專門設計的能量外科設備予以應對。現(xiàn)階段射頻、超聲、等離子、激光等越來越多能量形式正被廣泛地用于微創(chuàng)外科手術中。

       從利用能量角度，可以分為電能、機械能兩類。

       利用電能：作用原理是通過發(fā)生器產(chǎn)生相應頻率的電壓和電流，傳導至作用電極，作用電極在組織上產(chǎn)生相應的溫度，從而達到需要的效果（凝固或切斷）后，電流通過接地電極回流。如單級電刀、雙極電設備、射頻消融設備、氬氣刀等。

       利用機械能：最為常用的就是超聲刀，通過刀頭所產(chǎn)生的高頻振動，接觸組織時產(chǎn)生熱能，從而實現(xiàn)凝閉或切割等功能。思宇在此按照四種類型對能量器械進行總結：電能量器械、冷凍手術、激光手術、微波手術。

能量器械原理

 如何應對術中出血？一直是外科醫(yī)生所面臨最為頭疼的問題之一。

近百年前，在大部分情況下，外科醫(yī)生通過燒灼法產(chǎn)生的熱能對手術創(chuàng)面進行止血。今天，熱能仍是能量外科的核心，唯一不同的是隨著技術的進步，外科醫(yī)生能夠更好的控制熱能。

熱能對人體產(chǎn)生什么作用呢？

60度時：蛋白開始不可逆的變性并發(fā)生凝固性壞死，組織此時往往呈現(xiàn)發(fā)白的狀態(tài)。

80度時：組織碳化，產(chǎn)生干燥、脫水及萎縮

90度-100度：細胞“揮發(fā)”，術者往往只看見一縷青煙飄過。

125度以上：組織中蛋白、脂肪的完全氧化，只剩下碳化的組織（焦痂）。

那么上述組織反應也就決定了能量設備在不同功率時作用的功能：

在溫度60度—80度之間時主要產(chǎn)生蛋白變性（凝固性壞死），起到凝閉各類管道（止血）的作用，而在高于90度時，起到切割組織的作用。

電能量器械

     “第一個商用電外科設備的開發(fā)是由 William T. Bovie 開發(fā)的，他在哈佛大學期間開發(fā)了第一臺電外科設備。1914 年至 1927 年間，Bovie 發(fā)現(xiàn) 250,000-2,000,000 Hz 范圍內的高頻交流電可用于切開凝固組織并獲得止血作用。1926 年 10 月 1 日，在馬薩諸塞州波士頓的 Peter Bent Brigham 醫(yī)院首次在外科手術中使用電外科設備。Harvey Cushing (1869–1939) 在神經(jīng)外科中推廣了該裝置；1926 年，他首次在手術室使用它，并在 500 多次神經(jīng)外科手術中使用它。”

電灼術：

      是利用電流加熱的金屬探針的熱傳導破壞或切割軟組織的過程。這種方法利用電流加熱金屬絲，然后將金屬絲施加到目標組織上以進行燃燒或凝固。電流不通過組織，而是直接施加到治療的目標區(qū)域。此模式通常應用于皮膚科醫(yī)生、眼科醫(yī)生、整形外科醫(yī)生、泌尿科醫(yī)生和相關專業(yè)所遇到的淺表病變。

▲電灼鉗模式圖（來源：www.cehjournal.org）

電外科：

與電灼術不同，電外科手術是將高頻（射頻）交替極性（AC）電流應用于生物組織，作為切割、凝固、干燥或電灼組織的手段。它的好處包括能夠在有限的情況下進行精確切割失血。

      電外科手術使用的電力是一種交流電，類似于用于產(chǎn)生無線電波的交流電。頻率相當高，標準約為每秒 500,000 個周期。這確保了電流通過患者組織而不是產(chǎn)生電擊效應。熱量是由組織對電流的電阻產(chǎn)生的。用于施加電流的工具是電極，可以是刀片、圓球、針和環(huán)配置的形式。這些器械可用于切割、凝固甚至融合組織。

▲單級電外科手術模式圖（來源：www.iambiomed.com）

用于射頻電外科的發(fā)生器稱為電外科單元或 ESU）電極是手持式的，由一個（單極）或兩個電極組成 - 雙極儀器，又稱為單級/雙極電設備。

▲（左）單極電設備；（右）雙極電設備 （來源：resources.ama.uk.com）

       電外科器械已廣泛應用于外科手術的各個領域，從最基本的手術切口，內臟組織塊切除、切口止血，到腫瘤消融等應用；從普通外科、心胸外科，到婦科、泌尿外科、耳鼻喉科、骨科、神經(jīng)外科等各科室；從外科開放手術，到微創(chuàng)外科手術甚至內科治療領域。手術室、急診室、門診室、內鏡室都能見到高頻電外科的身影。

1. 單級電刀：

      所有電外科手術都是“雙極的”，因為電流從一個極或電極流向另一個。在單極電外科中，有源電極是一個電極，而患者返回電極是另一個電極。單極電外科手術與其他能量方式的主要區(qū)別在于電流流過患者。這種差異使單極電外科手術的組織效應范圍最大作用電極產(chǎn)生溫度達到相應的效果后，電流通過接地電極（負極板）回流至發(fā)生器。

      在單極儀器中，外科醫(yī)生用單個小電極接觸組織。電路的出口點——分散電極是一個很大的表面積，例如臀部，以防止電灼傷。上述大表面積的作用是分散射頻電流，從而防止對下層組織的熱損傷。產(chǎn)生的熱量取決于接觸面積的大小、功率設置或電流頻率、應用持續(xù)時間和波形。恒定波形比間歇波形產(chǎn)生更多熱量。用于切割組織的頻率高于凝血模式。

2. 雙極電設備：

      在雙極中，作用電極與接地極均在手持設備上，電流不經(jīng)過體內，最大程度發(fā)揮電外科設備的效用，其優(yōu)勢在于電凝效果更好，正確使用下，可凝閉較大直徑（7mm）管道?，F(xiàn)在市場上有各種各樣的雙極設備，其中包括Covidien公司的LigaSure，Ethicon的ENSEAL以及ERBE的Bioclamp等。

      在雙極儀器中，電流在類似鑷子的工具的兩個尖端之間通過。它具有不干擾其他電體活動（例如心臟的傳導系統(tǒng)）的優(yōu)點，并且還通過壓力使組織凝固。橫向熱損傷小于單極設備。

3. 射頻消融設備：

      基本原理同單級電刀，但設備可通過對阻抗（impedance）的監(jiān)測調整輸出電流的大小，在較長的一段時間內（5-10分鐘），保證作用電極所產(chǎn)生的溫度恒定（不隨阻抗的改變而改變）。射頻 (RF) 交流電通過誘導電離分子的細胞內振蕩來加熱組織，從而導致細胞內溫度升高。當細胞內溫度達到60℃時，細胞瞬間死亡。如果組織被加熱到60-99℃，則同時發(fā)生組織干燥和蛋白質凝固的過程。

      如果細胞內溫度迅速達到 100 攝氏度，則細胞內物質會發(fā)生液體到氣體的轉化，汽化。雖然該過程在技術上是電凝過程，但汽化過程可用于消融組織目標，或者通過線性延伸，用于橫切或切割組織。汽化/切割和干燥/凝結的過程最好用相對低的電壓、連續(xù)或接近連續(xù)的波形來完成。

      射頻電外科通常用于幾乎所有外科學科，包括皮膚科、婦科、心臟、整形、眼科、脊柱、耳鼻喉科、頜面外科、骨科、泌尿科、神經(jīng)外科和一般外科手術以及某些牙科手術。

4. 濕場電外科：

      濕場設備在鹽溶液中或在開放性傷口中操作。加熱是通過兩個電極之間的交流電產(chǎn)生的。加熱通常在電流密度最高的地方最大。因此，產(chǎn)生最多熱量的通常是最小或最鋒利的電極。

      大多數(shù)濕場電外科系統(tǒng)以兩種模式運行：切割和凝固?！扒懈睢睍е乱恍K組織蒸發(fā)，而“凝固”會導致組織“干燥”（在止血的意義上）?！案稍铩苯M織是死組織，隨后會脫落或被纖維化組織取代，但在電外科應用后它們在物理上暫時完好無損。組織死亡的深度通常在電極接觸附近幾毫米。

5. 氬氣刀：

       氬氣可增強電設備的能量輸出（電焊應該也是用的這個氣體），手術中往往使用在對實體器官的止血上（如肝臟）。

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