能量器械，聽上去有些陌生？其實(shí)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(shù)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(shù)過程中，利用各種能量設(shè)備對(duì)組織進(jìn)行切割、分離、止血及實(shí)現(xiàn)其他各類功能的外科學(xué)分支。

       能量器械，是指上述手術(shù)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(shí)，切割組織和器官以止血的。

       隨著外科學(xué)專業(yè)分科逐漸細(xì)化，適合各類外科專業(yè)的能量外科設(shè)備品類越來越豐富。針對(duì)外科醫(yī)生在不同手術(shù)中的不同需求，幾乎所有情形都有專門設(shè)計(jì)的能量外科設(shè)備予以應(yīng)對(duì)?，F(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(shù)中。

       從利用能量角度，可以分為電能、機(jī)械能兩類。

       利用電能：作用原理是通過發(fā)生器產(chǎn)生相應(yīng)頻率的電壓和電流，傳導(dǎo)至作用電極，作用電極在組織上產(chǎn)生相應(yīng)的溫度，從而達(dá)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(jí)電刀、雙極電設(shè)備、射頻消融設(shè)備、氬氣刀等。

       利用機(jī)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(dòng)，接觸組織時(shí)產(chǎn)生熱能，從而實(shí)現(xiàn)凝閉或切割等功能。思宇在此按照四種類型對(duì)能量器械進(jìn)行總結(jié)：電能量器械、冷凍手術(shù)、激光手術(shù)、微波手術(shù)。

能量器械原理

 如何應(yīng)對(duì)術(shù)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(duì)手術(shù)創(chuàng)面進(jìn)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(shù)的進(jìn)步，外科醫(yī)生能夠更好的控制熱能。

熱能對(duì)人體產(chǎn)生什么作用呢？

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

80度時(shí)：組織碳化，產(chǎn)生干燥、脫水及萎縮

90度-100度：細(xì)胞“揮發(fā)”，術(shù)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(yīng)也就決定了能量設(shè)備在不同功率時(shí)作用的功能：

在溫度60度—80度之間時(shí)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(shí)，起到切割組織的作用。

電能量器械

     “第一個(gè)商用電外科設(shè)備的開發(fā)是由 William T. Bovie 開發(fā)的，他在哈佛大學(xué)期間開發(fā)了第一臺(tái)電外科設(shè)備。1914 年至 1927 年間，Bovie 發(fā)現(xiàn) 250,000-2,000,000 Hz 范圍內(nèi)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(shù)中使用電外科設(shè)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(shù)室使用它，并在 500 多次神經(jīng)外科手術(shù)中使用它?！?/p>

電灼術(shù)：

      是利用電流加熱的金屬探針的熱傳導(dǎo)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(biāo)組織上以進(jìn)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(biāo)區(qū)域。此模式通常應(yīng)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(guān)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(shù)不同，電外科手術(shù)是將高頻（射頻）交替極性（AC）電流應(yīng)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(jìn)行精確切割失血。

      電外科手術(shù)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(dāng)高，標(biāo)準(zhǔn)約為每秒 500,000 個(gè)周期。這確保了電流通過患者組織而不是產(chǎn)生電擊效應(yīng)。熱量是由組織對(duì)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(jí)電外科手術(shù)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(gè)（單極）或兩個(gè)電極組成 - 雙極儀器，又稱為單級(jí)/雙極電設(shè)備。

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

       電外科器械已廣泛應(yīng)用于外科手術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域，從最基本的手術(shù)切口，內(nèi)臟組織塊切除、切口止血，到腫瘤消融等應(yīng)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(shù)，到微創(chuàng)外科手術(shù)甚至內(nèi)科治療領(lǐng)域。手術(shù)室、急診室、門診室、內(nèi)鏡室都能見到高頻電外科的身影。

1. 單級(jí)電刀：

      所有電外科手術(shù)都是“雙極的”，因?yàn)殡娏鲝囊粋€(gè)極或電極流向另一個(gè)。在單極電外科中，有源電極是一個(gè)電極，而患者返回電極是另一個(gè)電極。單極電外科手術(shù)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(shù)的組織效應(yīng)范圍最大作用電極產(chǎn)生溫度達(dá)到相應(yīng)的效果后，電流通過接地電極（負(fù)極板）回流至發(fā)生器。

      在單極儀器中，外科醫(yī)生用單個(gè)小電極接觸組織。電路的出口點(diǎn)——分散電極是一個(gè)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(duì)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(shè)置或電流頻率、應(yīng)用持續(xù)時(shí)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(shè)備：

      在雙極中，作用電極與接地極均在手持設(shè)備上，電流不經(jīng)過體內(nèi)，最大程度發(fā)揮電外科設(shè)備的效用，其優(yōu)勢(shì)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(chǎng)上有各種各樣的雙極設(shè)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(gè)尖端之間通過。它具有不干擾其他電體活動(dòng)（例如心臟的傳導(dǎo)系統(tǒng)）的優(yōu)點(diǎn)，并且還通過壓力使組織凝固。橫向熱損傷小于單極設(shè)備。

3. 射頻消融設(shè)備：

      基本原理同單級(jí)電刀，但設(shè)備可通過對(duì)阻抗（impedance）的監(jiān)測(cè)調(diào)整輸出電流的大小，在較長的一段時(shí)間內(nèi)（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(dǎo)電離分子的細(xì)胞內(nèi)振蕩來加熱組織，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)溫度升高。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)溫度達(dá)到60℃時(shí)，細(xì)胞瞬間死亡。如果組織被加熱到60-99℃，則同時(shí)發(fā)生組織干燥和蛋白質(zhì)凝固的過程。

      如果細(xì)胞內(nèi)溫度迅速達(dá)到 100 攝氏度，則細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)會(huì)發(fā)生液體到氣體的轉(zhuǎn)化，汽化。雖然該過程在技術(shù)上是電凝過程，但汽化過程可用于消融組織目標(biāo)，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(jié)的過程最好用相對(duì)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(xué)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(shù)以及某些牙科手術(shù)。

4. 濕場(chǎng)電外科：

      濕場(chǎng)設(shè)備在鹽溶液中或在開放性傷口中操作。加熱是通過兩個(gè)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(chǎng)電外科系統(tǒng)以兩種模式運(yùn)行：切割和凝固?！扒懈睢睍?huì)導(dǎo)致一小塊組織蒸發(fā)，而“凝固”會(huì)導(dǎo)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(huì)脫落或被纖維化組織取代，但在電外科應(yīng)用后它們?cè)谖锢砩蠒簳r(shí)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(qiáng)電設(shè)備的能量輸出（電焊應(yīng)該也是用的這個(gè)氣體），手術(shù)中往往使用在對(duì)實(shí)體器官的止血上（如肝臟）。