超声波剥离器 (UDS)（图文演示）

超声波剥离器   (UDS)（图文演示）

ULTRASONIC   DISSECTORS   (UDS)

Authors
D Gossot

Abstract
The description of ultrasonic dissectors (UDs) covers all aspects of such instruments.
The key steps of the description are presented in a step by step way: utrasound cavitation, ultrasonic dissectors, advantages of UDs, drawbacks of UDs, indications, features of scissors.

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1. 引言
高频电烧
手术时，高频(HF)电烧多年以来被视为止血的最佳方式之一，随着内视镜手术发展，以及使用HF相关的新问题变多，如发生内烧伤。此设备之起源众多 (参考：基本原则：手术电刀和高频电流（图文演示）)。
基于以下理由，超音波剥离器 (UDs)特别适用于内视镜手术：
- 单极凝集风险；
- 双极凝集限制；
- 让医师手术中改变器械的需求最小。

超声波
UDs功能来自超声波。
此超声波的频率范围从20 kHz 到数百mHz，当超声波波长和设定的分子链相似时，可以在传播时提供特定之互动，用于一些生物组织。
另外一个有趣的特征是超声波的波长短，传播时几乎没有衍射(diffraction)。
频率低于20 Hz的波称为亚声波，用于诊断超声波；频率高于20 kHz的称为超声波，将在本章中描述。
目前有两个不同的超声波技术：超声波吸引仪 (ultrasonic cavitational aspirator) 和超声波活性解剖刀 (ultrasonically activated scalpel)。

2. 超声波气室现象 (Ultrasound cavitation)


• 1. 一般原则
超声波吸引仪的装置包括一个产生器和一个有转换器的手机(handpiece harboring) ，可以产生频率23 kHz的震波，能量发送到一个细致、一头变尖细的空心吸引端。此空心端的震动产生的纵向移位约200微米。
当顶端在组织间迅速来回移动时，压力导致片段细胞改变和扩大细胞之间的空间，这种现象称为气室现象(cavitation)。
气室现象的效果来自创造、扩大，以及在一个液体设定内的泡泡向内破裂，这些气室内所含的气体被压缩。当能量经由震波再度储存时，这些气泡向内破裂。这导致大量的机械效应和热效应。在生物组织，气室现象特别容易发生在含有大量水分的细胞。
这些装置对目标组织提供持续的灌洗，改善组织选择性和吸出组织碎片。
1. 超音波吸引仪产生器
2. 能量送往空心吸引端
3. 气室现象


• 2. 对组织的影响
超音波装置没有凝极效果，原因如下：
1) 通过冷溶液固定灌洗；
2) 与组织之接触区域非常狭窄。
超声波装置对一些组织有选择性：可摧毁含大量水的细胞和脂肪细胞。另一方面，富含胶原的组织，如神经或者内皮细胞则被保留；包含于超声波装置内的吸引器吸出细胞碎片及帮助辨识剩余之富含胶原构造，主要的运用是神经与血管的骨架化。


• 3.应用
- 肝脏手术：血管与小胆管的骨架化；
- 腹腔镜胆囊切除术；
- 其它：腹腔镜结肠切除术、肾上腺切除术、以及胸腔镜食道切除术时的血管骨架化。
1. 血管骨架化(Skeletonization of vessels)
2. 腹腔镜胆囊切除术
3. 胸腔镜食道切除术


• 4. 缺点
- 外加到现有系统而显得凌乱(无法与影像设备整合)；
- 产生小粒子：气室现象及灌洗效果产生许多小粒子而妨碍视线(特别是腹腔镜手术时)，这也增加了恶性细胞可能被散播的问题。
缺少凝集效果或分割效果，因而需要使用另一种止血方式；这个缺点在开放手术中尚可接受，但在内视镜手术却是个妨碍，因为外科医师不希望使用太多器械。
整体观之，超声波装置在内视镜手术有太多缺点，最近几年发明的超声波剥离器比较适合微创手术。

3. 超声波剥离器
• 1. 一般原则
• 转换

一个超声波剥离器包括一个产生器、一个位于手机上（handpiece）的声波转换器以及一套器械；转换器包括一个位于两个金属圆筒之间的压晶体管(piezo-electric crystal)。将电能转换成机械震动，频率不能太高(>55 kHz)或太低(23 kHz)，依不同型号而定。

• 震动

最大振幅范围从 80到200微米，依不同型号而定。经由一个金属杆发送机械震动到器械上，也许是剪刀、钩子或者凝集球，沿着振动结传播到器械轴；为了获得最佳效果，金属杆必须够长，即振幅多元化，因此，不可以任意缩短或加长器械之长度。
1. 电能转成机械能
2. 传播振波到器械轴

• 凝集

为了获得凝集，器械顶端必须够大。在凝集之前使用斜刀作为分割之用的止血效果是不佳的(Amaral 和Chrotstek，1997)。当刀片表面狭窄时，气室现象大于凝集效果，因此，有些公司喜欢使用较低的频率(23.5 kHz) 而提高最大振幅(200 mm)，如此可以让震动散布到整个刀片。UDs的效果不单只有依赖频率或最大振幅，还包括其它组合；气室现象造成的凝集依赖振福和频率所造成的音速。
经由摩擦热、机械磨损以及气室现象等机制将组织变性。
1. 超音波剪刀
2. 传播震动到超音波剪刀的刀片

• 2. 对组织的效果
• 摩擦热

当温度超过细胞的沸点，如沸水般的气泡爆炸，用来操作UDs的温度低于水的沸点，以便可以诱导发生胶原变性，形成血管止血所需要的胶。

• 机械磨损以及拉扯

当长时间使用时，机械震动会导致机械磨损以及拉扯血管而最后分开，摩擦随振幅增加，医师插入刀片时的压力也会造成摩擦增加。

• 气室现象

通过将超声波剪刀刀片浸在一杯水中，即可容易地观察这个作用，气室现象来自创造、扩大和液体气泡向内爆炸，这些气室中的气体被压缩，能量通过振波到达组织再度储存时，发生气泡向内爆炸。实验显示 UDs 可以凝集直径达5 mm的血管(Mueller 和 Frizsch, 1994)。

4. UDs 的优点
• 1. 电流

无电流传递，在敏感构造(胆管、结肠等)附近执行凝集是有可能的，而不会有电流散播的风险(Amaral，1995)。

• 2. 低温

当温度约80°C时，UDs 是有效的，HF 电流产生的温度超过100°C，因此前者对邻近器官的热损伤风险比较小。Meltzer等人(1994)在一个模式中比较浆膜肌肉切除术，他们使用电烧或者UDs，结果显示，电烧的热伤害是UDs的四倍。Hambley 等人(1988)在动物实验的结果则显示，UDs的热伤害是在切口附近1 mm，而电烧的热伤害是在切口附近10 mm。

• 3. 不会烧焦

低温时不会发生刀片烧焦，根据Amaral和Chrotstek (1997)所述，因为不会烧焦，所以UDs的术后沾粘比率低于HF电流。双极电烧中观察到一些烧焦后凝集，由于凝集抓取器插入时所施加的压力，这些在操作双极抓取器期间发生。
低温装置产生的烟也相对比较少，可以有比较好的视线和比较少的术后沾粘；不过，气室现象导致一些小粒烟雾，虽然和电烧所导致的烟雾相比可以迅速解决，但这现象仍可能导致一些意外；此外，肿瘤细胞透过烟雾传播的可能性，在UDs的小粒烟雾中也不无可能。

• 4. 多功能

当使用剪刀状的顶端时，UDs是少数多功能器械之一，可以作为抓取器、剥离器、凝极抓取器或剪刀，这些特征减少改变器械的需求，改变器械所占时间可能高达整个微创手术时间的10%。Swanstrom和Pennings (1995)比较以超音波剪刀和夹子在腹腔镜基底折迭术中对小血管止血的效果，他们观察到夹子比UDs更可以对浆膜下血肿止血。Laycock等人(1996) 表示以超音波剪刀分割小血管所需的时间远比使用夹子的短。

5. Uds的缺点
• 1. 限制

直径：目前没有直径小于5 mm的器械。
效应器的形状：顶端的基本形状限制了器械在剥离时的准确度，超音波所产生的机械震动只能以直线传播。不过，Ethicon最近营销一种弯曲顶端的器械。
踏板控制：所有的系统都使用双踏板，若在电烧装置中再加入踏板会太拥挤，也会造成操作疏失。
1.弯剪刀片
2.超声波剥离器踏板
a.凝集
b.分割

• 2. 意外事件

超声波剪刀是安全且有效的器械，不过，也可能发生意外事件，主要原因有以下3个：
A.气室现象：如果器械顶端不慎接触到器官(血管或小肠等等)，可能会发生气室现象的直接损伤。
B.产生热能：刀片的温度和启动的时间有关。低于5 秒，温度平均为80°C；超过10 秒，温度可达200°C。在动物实验中，离刀片21 mm处仍可以观察到热伤害。
C. 操作错误
1. 过度拉扯器械
2. 血管未完整掌控
3. 启动的刀片和邻近器官接触
4. 顶端和邻近血管接触

• 3. 意外原因

意外事件和器械操作错误有关。
意外原因如下页表中所整理。

6. 适应症
• 1. 胆囊切除术

使用UDs 于内视镜手术仍受限于产品有限且价格昂贵，Amaral使用超音波钩(UltraCision™, Ethicon-Endosurgery)于一系列的200件腹腔镜胆囊切除术，对最近的100 位病患，不需要使用电烧；比较使用电烧和超音波剥离的50位腹腔镜胆囊切除术，术后结果并无不同，只有在电烧后白血球增多显著高于超音波剥离后 (Amaral，1995)。

• 2. 其它适应症

当需要控制多条血管时，UDs特别有用，特别是这些血管位于厚系膜内时；许多文献报告UDs可用于基底折迭术(Swanstrom和Pennings，1995；Laycock 等人，1996)、脾脏切除术 (Gossot等人，1999) 或者结肠切除术(Fowler和White，1994)。在Nissen基底折迭术中，Laycock等人(1996)表示使用超音波剪刀分开短血管明显比使用夹子快速，且出血情形比较少。另外一篇类似的比较研究中，显示超音波剪刀所造成的出血及血肿都比用夹子少 (Swanstrom和Pennings，1995)。
1. 短血管

7. 特征/剪刀
• 1. 特征

技术特征描述于下页表中：
目前4种超音波装置的技术特征(振幅可能因使用的器械而稍有不同)

• 2. 剪刀

迄今，市面上的UDs有3种品牌：Ultracision™ (Ethicon-Endosurgery)、AutoSonix™ (Tyco)、SonoSurg™ (Olympus)。
UltraCision™ (Ethicon-Endosurgery) 的剪刀可以有3种不同设定(平刀用来凝集；切割钝刀用来凝集厚的血管；尖锐切割刀用来分割)，这些设定可以用位于手机(handpiece)上的滚轮进行选择； SonoSurg™ (Olympus) 和AutoSonix™ (Auto-Suture) 只提供钝刀这种设定，是在凝集功能(最大强度的60-70%)之后短暂使用最强设定(100%)来进行分割。用踏板来选择这两种强度。SonoSurg™ 有HF 连接，在突然出血、必须立即止血时会有帮助。SonoSurg 剪刀可灭菌重复使用。Ethycon 和 Tyco 剪刀是抛弃式的，这3种牌子的钩都是可重复使用的。
1. UltraCision
2. AutoSonix
3. SonoSurg
4. 用来分割的切割刀 (UltraCision)
5. HF连接 (SonoSurg)
6.可灭菌重复使用剪刀(SonoSurg)
7. 直钩 (SonoSurg)；弯钩(UltraCision)

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