基本原则：手术电刀和高频电流（图文演示）

基本原则：手术电刀和高频电流（图文演示）

BASIC   PRINCIPLES:   ELECTROCAUTERY   AND   HIGH-FREQUENCY   CURRENTS   IN   SURGERY

Authors
D Mutter

Abstract
The description of electrocautery and high-frequency currents in surgery covers all basic principles.
The key steps of the chapter are presented in a step by step way: use of electric currents, generation of use, tissue effect, types of cauterization, surgical equipment, complications of bipolar cautery, complications of monopolar cautery, Argon plasma coagulation, new electrosurgical techniques, lasers, ultrasonic dissectors.

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1. 引言
• 1.原则
电凝装置使用电流的热量进行组织止血和分割，这个热量是由高频电流通过有机组织的电阻所产生。

• 2. 热凝疗法
使用热能烧灼组织已有3000年以上的历史，手术中首次运用电子是利用两个电极之间电线加热的热凝疗法(Thermocoagulation)，因为组织直接和热电线接触，而增加了组织内的热能。

(t =时间)

• 3. 电烧
现代的高频电凝(Electrosurgery)使用组织电阻产生的热量，电凝装置的电极因此无需加热：只从电子手术产生器传递电流到目标器官。
现在，电流被多方面运用在手术中：
- 单极电凝；
- 双极电凝；
- 其它止血装置。

2. 使用/电流
• 1. 定义

电流定义是：
- 每秒通过电子数，以安培(A)测量；
- 电压：推动电流通过电阻的力量，以伏特(V)测量；
- 电流通过组织的组织电阻(r)，以奥姆(O)测量；
- 电流诱导力，以瓦特 (W) 测量。

经时传递之电力以焦耳测量(J)：J = V x A x t (t = 时间)。

• 2. 生物效果

3. 产生/使用
• 1. 原则

当电流通过有机组织，组织电阻因为焦耳效应将电能诱导转成热能。组织内产生的热能(DQ)有一部分变成电阻，和电流强度的平方值，与使用时间有关 (DQ = A2 r t)；传递到组织的热量有一部分不可逆地到组织的电极表面区域；依照需要的作用，经由调整安培数(最大电压值)调控电流、频率(每秒循环数)或强度。

• 2. 使用电流

1900年时，首度将电凝极使用在医疗用途上，当时，透过闪照灯泡的10kHz震荡电流产生火花，而对皮肤病灶进行烧灼。 首度运用在实际手术的装置是由Bovie所发展：一台可以进行烧灼和分割的密闭回路仪器。
1926年时，Cushing使用电烧装置进行脑血管骨髓瘤(cerebrovascular myeloma)切除，因此将电烧装置导入到手术界。直到1966年时才使用单极形式的电流，当时 Wittmoser 运用双极变化在胸腔镜检查。

• 3. 产生电流

一个变压器提供明确电压的电流，之后一个震荡器在预先设定的频率创造交流电(整齐改变方向，正然后负)。目前，这些电流由半导体组成的一体成型回路控制。
使用在手术的电流强度通常在100 到800m安培 ，电压在10 到500伏特，频率范围在50和300kHz (相当于电力20到320瓦特)。此电流产生热能，但是应避免法拉第电流以免引起神经刺激。在电压高于19伏特时发生电弧(Electric arcing)。

• 4.危险

单极电灼会有电流沿着路径返回时无法预期的热能风险，单极电烧电流的路径电阻较小。

4. 组织效果
• 1. 原则

电流特征取决于组织效应，分割和电灼时，其在细胞之作用依照电流强度和波型(频率)而定。

• 2. 分割组织电流

使用快速提高细胞温度到100°C以上的电流进行分割组织：所含的水被蒸发，细胞爆炸。使用的电流具高强度，但低电压、低功率，同时是非调节及具稳定性的，这可确保迅速达到蒸发细胞的正确温度。

• 3. 电灼电流

高度调节和低强度间歇电流将诱导细胞温度低于100°C，通常是 60°到80°C。超过55°C之后，蛋白质具不可逆变性，但是温度仍低于细胞蒸发温度，蛋白质凝结物和脱水细胞诱导止血。

• 4. 类型/调控电流
• 原则

手术中使用的调控电流有三类型：决定于电压和调控方式。高频电流、高电压和高调频可以在组织及电极之间产生电弧，而远离电极顶端。
此现象允许用于蒸发目的电子手术。

• 软式电灼


• 强力电灼


• 喷雾电灼

5. 类型/电灼
• 1. 使用电流

手术用电流有两个基本方法：
- 单极电烧，
- 双极电烧。

• 2. 单极电灼

单极电灼手术疗法应用在85%以上的一般外科腹腔镜手术，但较少使用在妇科手术。
电流从活性电极到中性电极。单极疗法中，电流从活性电极(电烧装置把手)通过身体到中性返回电极。返回电极是产生器的接地板，可以让电流分布。
单极电烧需要强力设定，以通过两电端之间的大电阻，确保可以在组织内进行深部电灼。

• 3. 散布电极

其表面大，超过100平方公分，可避免因为高频电流通过皮肤造成烧伤。
包括两个传导区。

• 4. 双极电灼
• 原则

双极电灼手术疗法开始于1966年。
有两个互相靠近的电极相同仪器。
电流不会通过身体而是直接从一个电极流向另一个电极。
只有约10%高频手术使用双极电烧。
它需要的强度比单极电烧低，此疗法可以较佳控制通过两电极之间的电流。电流仅流过目标组织，其邻近组织有加以保护。
此疗法也可用于离子液体，因为电流液体低电阻之故。

• 利益

双极电烧的主要利益是在电烧部位没有中性电极，因此，不会有全身或皮肤风险。不过，双极电烧仪器是精细易损坏的，不能和操作单极电烧装置一样。
由于双极电烧的电烧深度仅限于两电极之间区域，因此对邻近组织的损伤极小。

6. 手术设备
• 1. 单极手术
• 传统式

单极疗法可以用任何形式的传导仪器。

• 腹腔镜

单极疗法最常使用钩、剪刀或固定抓取器。

• 2. 双极手术
• 传统式

双极仪器不常见，包括：
- 大小双极抓取器，
- 双极剪刀。
最近，使用设计用于传统手术的剪刀，致使可以同时运用切割和双极电烧；这些剪刀装有两个刀刃，彼此分开而形成活性电极。相较于简单烧灼，这允许进一步的多种用途。在没有改变仪器切割之下，薄的组织可以被烧灼更广的区域，能对小区域出血达到迅速止血，不过，此型装置尚未用于腹腔镜手术。

• 腹腔镜

双极抓取器是唯一可用于腹腔镜手术的器械。
建议用于腹腔镜手术，以预防电流导致的意外。

• 3. 电极板


• 4. 容器密封装置

血管封缄装置(止血装置)是新的高频电流运用装置。

7. 并发症/双极
• 1.并发症

如果因为相关知识不足而操作仪器错误，电流可能导致严重并发症。腹腔镜手术有些并发症，是特别与电烧相关的。
在一篇美国外科医学会主导的调查中，外科医师报告电烧相关的并发症比率有18%，令人惊讶地是，超过50%的外科医师知道有同事曾发生类似并发症经验，每1,000件手术中发生一或两次并发症。

• 2. 预防

并发症
- 局部体温升高

预防
- 剥离电烧组织，
- 不盲目电烧。

• 3. 近距离烧伤

电流是确定的，在那些容易因为温度上升而损伤的邻近构造，延长运用双极电烧会增加并发症；的确，使用低强度电流，烧灼期间会更长，这会导致烧灼区域周遭温度升高。

预防此一并发症最好是剥离电烧组织，避免电烧大范围组织。
双极电烧有时是无法应用夹子或无法执行单极电烧区域的止血方式。再者，盲目电烧未被剥离的构造将会有风险。

• 4. 术后皮肤坏死
双极电烧不会防止手术后皮肤伤口坏死的风险。

8. 并发症/单极
• 并发症
• 起源

有多种并发症被提出过，它们与有缺陷的设备或者未遵守基本安全规则有关，通常是由于缺乏关于高频手术原则的知识而发生。

• 预防


• 绝缘不佳1

最频繁也最容易避免的并发症，是与电烧装置的绝缘设备相关的，这特别发生在经由数个消毒循环的仪器，绝缘缺损可能极小且肉眼看不见，电流通过此绝缘裂隙到达组织，而不是经由仪器顶端。

• 绝缘不佳2

当视野之外发生仪器绝缘缺损时，可能发生无法辨识的组织烧伤(皮肤或者器官) ，如果没有诊断出来和立即加以治疗的话，会有严重的后果。
实务上，在手术提高产生器强度以获得适当烧灼时，必须对可能发生的此情况有所警惕，有助于察觉异常；这可能意味着一部分电流透过绝缘缺陷外漏。

• 直接偶合

直接偶合是另外一种不需要的接触，电流从活性电极经由传导元素到达组织。一旦电极（可能是钩、抓取器或剪刀）被活化，可以碰触到另一个金属物体，例如示波器。
如果后者接触到金属套管壁，可以在更广的区域离开而无损伤。相反地，如果与此管壁隔离，它会在一个有限制的表面上与一个肠环接触，而产生热损害以及次发瘘管风险。

• 2. 电流外漏
• 单极电流

使用单极电流，表示返回电流经由位于术野之外一段距离的返回电极回到产生器，此路径中，电流可能在到达电极之前跑到电阻较小的区域，而导致手术区域之外的组织受热烧灼或分割。

• 妇科手术

输卵管电烧时，电流通常从子宫和宽韧带通过。
如果电流无法流向子宫或者宽韧带，它横过输卵管而之后从靠近的肠环露出；如果输卵管和肠环之间有一个很小的表面，可能会发生点状烧灼损伤。

• 胆管手术

电流永远采取最无电阻的途径，如果电烧用于胆管，可能是总胆管，将会有以下损伤：
- 次发狭窄；
- 皮肤伤口部位坏死后形成次发瘘管。

• 特殊案例

当使用强电流时，外漏电流可能透过电弧传播到邻近组织。
电流漏到病患体外是因为病患和手术台金属部分接触而产生的结果。
这些和皮肤灼伤有关。现代的电子手术产生器会侦测这类电流以及自动停止产生器功能。

• 3. 电容偶合
• 原则

电容偶合与电烧装置的金属及绝缘层的电容形成有关，当它穿过金属套管时，被绝缘护套覆盖的钩的活性部分形成一个电容器，这个电容器产生感应电流，这样的电流对电容器充电，当它与组织直接接触时，反过来流出 (在此情况下通过病患没有病灶的腹壁)。

• 风险

如果套管被从腹壁隔离，例如用塑料固定装置，感应电流将不会流到腹壁，不过，会通过邻近组织。
此类的电容偶合也会发生在放置于通过抽吸-灌洗装置的金属套管上的活性电极。

• 4. 节律器

有装设节律器的病患使用电烧会有风险：高频电流会导致节律器程序中止或随机改变，导致心律混乱。
此风险与节律器对高频电流流过身体所引起的电子和磁性干扰的响应模式有关，这些电流可能是因为电子手术装置产生或诱发。

法国健康部备忘录指出，如果电烧装置是手术步骤中不可少的，使用双极疗法较佳。
当使用单极电烧时，必须放置病患接地板，活性电极顶端和接地板形成的圆椎仍然与节律器和节律探针之间形成的平面垂直。在所有案例中，须在术后监控节律器功能。

• 5. 预防并发症
• 建议1

发现任何有缺损的仪器都要搬离手术室。
使用可绝缘的电烧装置最佳，但它们不使用于电子产生器，因为会有直接偶合风险。
电烧手术时，最好使用低电压电流 (小于200伏特)，这些电流用来分割，只有高压电烧电流(大于200伏特)会产生电弧。他们可能激起离手术领域有一段距离的组织烧伤。

• 建议2

电极只可在组织和电极之间的接触确立时才可以被活化。
高质量摄影机和适当的腹膜腔积气能提供视线较好的术野，可因此减少意外烧伤风险。

• 安全特征
现在的产生器有以下安全特征：
- 限制活化期间，
- 当回路阻抗增加时自动停止传递电流，回路阻抗增加是因为组织电阻增加 (亦即进行电烧时)，因此不可能会使组织碳化。

它们产生控制能量：电极之能量传递和电烧深度或期间无关。
当产生低频电流时，产生器自动转成关闭。
产生器稳定控制中性电极和病患之间的接触质量，接触的缺损或者不适当的接触区域会导致皮肤灼伤。

9. 氩浆凝集
• 1.设备

氩浆凝集(Argon Plasma Coagulation, APC) 可以进行扩散出血表面之止血。
它经由离子化氩气流传导单极电子手术电流到组织。
- 氩气供应；
- 高频电流：能量来源；
- 高频电极：氩运用器之内，以及和电烧装置之单极出口连结。

• 2. 原则

如果电压够高且组织是可传导的，这个气流(也就是离子化氩浆)可让电流通过运用器和组织之间。
运用在组织的电流强度诱导热凝极，这种能量转换无须仪器和组织之间的轻微接触。氩浆流作用不只沿着运用器的轴，也沿着侧边和放射状。

• 3. 好处

假使电流有跑向组织的趋势，表示仍然未被充分凝结(低的阻抗)，且组织阻抗用会因凝极而增加，氩浆自动转向未凝极或者稍微凝极之区域，可以比其它任何技术有更多同类烧灼的组织表面。渗透深度低和缺乏碳化组织使得它可以用在较细致的区域。