盘点 | 外科手术中使用频率最高的器械？能量医械（上）(組織電極外科)
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能量器械，听上去有些陌生？其实我们常见的超声刀、射频消融、微波消融等，都属于能量器械。
这几乎是外科手术中使用频率最高的一类器械！
什么是能量器械
能量外科是指外科医生在外科手术过程中，利用各种能量设备对组织进行切割、分离、止血及实现其他各类功能的外科学分支。
能量器械，是指上述手术过程中使用到的、发射能量的仪器，如高频、超声波、微波等，这些能量与活组织相互作用的同时，切割组织和器官以止血的。
随着外科学专业分科逐渐细化，适合各类外科专业的能量外科设备品类越来越丰富。针对外科医生在不同手术中的不同需求，几乎所有情形都有专门设计的能量外科设备予以应对。现阶段射频、超声、等离子、激光等越来越多能量形式正被广泛地用于微创外科手术中。
从利用能量角度，可以分为电能、机械能两类。
利用电能：作用原理是通过发生器产生相应频率的电压和电流，传导至作用电极，作用电极在组织上产生相应的温度，从而达到需要的效果（凝固或切断）后，电流通过接地电极回流。如单级电刀、双极电设备、射频消融设备、氩气刀等。
利用机械能：最为常用的就是超声刀，通过刀头所产生的高频振动，接触组织时产生热能，从而实现凝闭或切割等功能。
思宇在此按照四种类型对能量器械进行总结：电能量器械、冷冻手术、激光手术、微波手术。
能量器械原理
如何应对术中出血？一直是外科医生所面临最为头疼的问题之一。
近百年前，在大部分情况下，外科医生通过烧灼法产生的热能对手术创面进行止血。今天，热能仍是能量外科的核心，唯一不同的是随着技术的进步，外科医生能够更好的控制热能。
热能对人体产生什么作用呢？
60度时：蛋白开始不可逆的变性并发生凝固性坏死，组织此时往往呈现发白的状态。
80度时：组织碳化，产生干燥、脱水及萎缩
90度-100度：细胞“挥发”，术者往往只看见一缕青烟飘过。
125度以上：组织中蛋白、脂肪的完全氧化，只剩下碳化的组织（焦痂）。
那么上述组织反应也就决定了能量设备在不同功率时作用的功能：
在温度60度—80度之间时主要产生蛋白变性（凝固性坏死），起到凝闭各类管道（止血）的作用，而在高于90度时，起到切割组织的作用。
电能量器械
“第一个商用电外科设备的开发是由 William T. Bovie 开发的，他在哈佛大学期间开发了第一台电外科设备。1914 年至 1927 年间，Bovie 发现 250,000-2,000,000 Hz 范围内的高频交流电可用于切开凝固组织并获得止血作用。1926 年 10 月 1 日，在马萨诸塞州波士顿的 Peter Bent Brigham 医院首次在外科手术中使用电外科设备。Harvey Cushing (1869–1939) 在神经外科中推广了该装置；1926 年，他首次在手术室使用它，并在 500 多次神经外科手术中使用它。”
电灼术：
是利用电流加热的金属探针的热传导破坏或切割软组织的过程。这种方法利用电流加热金属丝，然后将金属丝施加到目标组织上以进行燃烧或凝固。电流不通过组织，而是直接施加到治疗的目标区域。此模式通常应用于皮肤科医生、眼科医生、整形外科医生、泌尿科医生和相关专业所遇到的浅表病变。
▲电灼钳模式图（来源：www.cehjournal.org）
电外科：
与电灼术不同，电外科手术是将高频（射频）交替极性（AC）电流应用于生物组织，作为切割、凝固、干燥或电灼组织的手段。它的好处包括能够在有限的情况下进行精确切割失血。
电外科手术使用的电力是一种交流电，类似于用于产生无线电波的交流电。频率相当高，标准约为每秒 500,000 个周期。这确保了电流通过患者组织而不是产生电击效应。热量是由组织对电流的电阻产生的。用于施加电流的工具是电极，可以是刀片、圆球、针和环配置的形式。这些器械可用于切割、凝固甚至融合组织。
▲单级电外科手术模式图（来源：www.iambiomed.com）
用于射频电外科的发生器称为电外科单元或 ESU）电极是手持式的，由一个（单极）或两个电极组成 - 双极仪器，又称为单级/双极电设备。
▲（左）单极电设备；（右）双极电设备 （来源：resources.ama.uk.com）
电外科器械已广泛应用于外科手术的各个领域，从最基本的手术切口，内脏组织块切除、切口止血，到肿瘤消融等应用；从普通外科、心胸外科，到妇科、泌尿外科、耳鼻喉科、骨科、神经外科等各科室；从外科开放手术，到微创外科手术甚至内科治疗领域。手术室、急诊室、门诊室、内镜室都能见到高频电外科的身影。
1. 单级电刀：
所有电外科手术都是“双极的”，因为电流从一个极或电极流向另一个。在单极电外科中，有源电极是一个电极，而患者返回电极是另一个电极。单极电外科手术与其他能量方式的主要区别在于电流流过患者。这种差异使单极电外科手术的组织效应范围最大作用电极产生温度达到相应的效果后，电流通过接地电极（负极板）回流至发生器。
在单极仪器中，外科医生用单个小电极接触组织。电路的出口点——分散电极是一个很大的表面积，例如臀部，以防止电灼伤。上述大表面积的作用是分散射频电流，从而防止对下层组织的热损伤。产生的热量取决于接触面积的大小、功率设置或电流频率、应用持续时间和波形。恒定波形比间歇波形产生更多热量。用于切割组织的频率高于凝血模式。
2. 双极电设备：
在双极中，作用电极与接地极均在手持设备上，电流不经过体内，最大程度发挥电外科设备的效用，其优势在于电凝效果更好，正确使用下，可凝闭较大直径（7mm）管道。现在市场上有各种各样的双极设备，其中包括Covidien公司的LigaSure，Ethicon的ENSEAL以及ERBE的Bioclamp等。
在双极仪器中，电流在类似镊子的工具的两个尖端之间通过。它具有不干扰其他电体活动（例如心脏的传导系统）的优点，并且还通过压力使组织凝固。横向热损伤小于单极设备。
3. 射频消融设备：
基本原理同单级电刀，但设备可通过对阻抗（impedance）的监测调整输出电流的大小，在较长的一段时间内（5-10分钟），保证作用电极所产生的温度恒定（不随阻抗的改变而改变）。射频 (RF) 交流电通过诱导电离分子的细胞内振荡来加热组织，从而导致细胞内温度升高。当细胞内温度达到60℃时，细胞瞬间死亡。如果组织被加热到60-99℃，则同时发生组织干燥和蛋白质凝固的过程。
如果细胞内温度迅速达到 100 摄氏度，则细胞内物质会发生液体到气体的转化，汽化。虽然该过程在技术上是电凝过程，但汽化过程可用于消融组织目标，或者通过线性延伸，用于横切或切割组织。汽化/切割和干燥/凝结的过程最好用相对低的电压、连续或接近连续的波形来完成。
射频电外科通常用于几乎所有外科学科，包括皮肤科、妇科、心脏、整形、眼科、脊柱、耳鼻喉科、颌面外科、骨科、泌尿科、神经外科和一般外科手术以及某些牙科手术。
4. 湿场电外科：
湿场设备在盐溶液中或在开放性伤口中操作。加热是通过两个电极之间的交流电产生的。加热通常在电流密度最高的地方最大。因此，产生最多热量的通常是最小或最锋利的电极。
大多数湿场电外科系统以两种模式运行：切割和凝固。“切割”会导致一小块组织蒸发，而“凝固”会导致组织“干燥”（在止血的意义上）。“干燥”组织是死组织，随后会脱落或被纤维化组织取代，但在电外科应用后它们在物理上暂时完好无损。组织死亡的深度通常在电极接触附近几毫米。
5. 氩气刀：
氩气可增强电设备的能量输出（电焊应该也是用的这个气体），手术中往往使用在对实体器官的止血上（如肝脏）。
