劉草 廖海東 李蓁珥 謝洋 曾祥泰,*

1 贛南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院甲狀腺疝外科 （江西 贛州 341000）

2 贛州市甲狀腺腫瘤重點實驗室 （江西 贛州 341000）

3 龍南市第一人民醫(yī)院普外二科 （江西 贛州 341000）

4 贛南醫(yī)學(xué)院甲狀腺疾病研究所 （江西 贛州 341000）

內(nèi)容提要： 簡要介紹電外科設(shè)備的誕生及發(fā)展，并詳細闡述普通高頻電刀、自適應(yīng)電刀、氬氣刀、雙極血管封閉技術(shù)和LEEP刀的原理以及各種高頻電刀功能亞型的研究現(xiàn)狀。系統(tǒng)分析不同類型高頻電刀使用情況和性能特征，針對系列高頻電刀的不足和缺陷，探討高頻電刀未來的發(fā)展方向。

電外科設(shè)備（一般簡稱為電刀）是外科手術(shù)中使用范圍最廣，應(yīng)用價值最高的設(shè)備。廣義電外科設(shè)備指利用高頻電能對組織進行切割、分離、止凝血等操作的相關(guān)設(shè)備，包括高頻電刀、雙極電刀、射頻刀、離子刀、氬氣刀、利普刀等。狹義電外科設(shè)備指直接利用高頻高壓交流電原理，通過組織產(chǎn)生熱量進行離斷組織和凝固血管的高頻電刀[1]。普通高頻電刀一般由高頻功率源和手術(shù)電極片組成，電流經(jīng)過人體再由電極片返回高頻功率源，在電刀與組織接觸部位產(chǎn)生熱量從而達到切割組織和凝血的目的。隨著材料和工藝進步，經(jīng)過數(shù)代改良，目前已有多種能夠適應(yīng)不同手術(shù)場景需求的電刀被廣泛應(yīng)用于臨床。為了讓臨床醫(yī)生更好地了解并選擇適合手術(shù)需求的電外科設(shè)備，充分發(fā)揮高頻電刀精細、高效的優(yōu)勢，本文就電外科設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀及未來展望作一綜述。

1.電外科和高頻電刀的誕生

早期外科手術(shù)主要通過外科手術(shù)刀片分離組織和器官、切除壞死部位或腫瘤組織，而刀片銳性分離組織不可避免會導(dǎo)致臨近血管破裂出血，外科醫(yī)生只能通過壓迫止血、結(jié)扎血管或用滾燙的烙鐵接觸創(chuàng)面等方式處理達到止血目的。早在公元前3000年埃及人就已經(jīng)使用灼燒法治療腫瘤，并達到較好的止血效果[2]。高頻電刀治療的基本原理就是灼燒法，因此電外科最早被人們稱為透熱療法，也是以灼燒治療為基礎(chǔ)傳承發(fā)展而來的一門外科手術(shù)技術(shù)。20世紀為電外科高速發(fā)展時期，這時的電外科也稱射頻手術(shù)，是用短波無線電射頻（Radio Frequency，RF）電流導(dǎo)入組織，組織產(chǎn)熱，從而達到離斷組織、凝固血管或破壞組織的效果。與燒灼術(shù)不同的是，電外科手術(shù)是電流經(jīng)過組織時產(chǎn)生對局部組織加熱作用，而非電刀探頭本身自發(fā)熱量，增加了手術(shù)安全性及可控性。在探索鐳治療癌癥的過程中，威廉·T·伯維（William T.Bovie）偶然發(fā)現(xiàn)高頻電流具有類似于鐳射線的作用。這一重大發(fā)現(xiàn)激發(fā)了他研制電刀設(shè)備的靈感，并最終成功地發(fā)明了電刀設(shè)備[3]。1926年，伯維醫(yī)生在波士頓的布里格姆醫(yī)院成功地切除了一例顱內(nèi)血管瘤，這標志著電刀在醫(yī)學(xué)界獲得了廣泛認可。電外科設(shè)備由此迅速商業(yè)化，并成為外科手術(shù)中最廣泛應(yīng)用和最有價值的設(shè)備[4]。至今，臨床熟知的Bovie刀就以威廉·T·伯維的名字命名，由此紀念他在電刀領(lǐng)域的發(fā)明和貢獻。

2.電外科設(shè)備的基本原理

電外科器械是指利用高頻交流電加熱原理，蒸發(fā)組織水分，從而實現(xiàn)組織分離和凝血功能的外科手術(shù)器械[5]。電外科設(shè)備組成部分包括一個高頻發(fā)電機和2個電極，電流由一個小的活性電極（電刀針尖）施加到手術(shù)部位，經(jīng)過患者身體并由連接患者身體的負極板（大面積接觸）返回電刀主機，其最基本的原理有電解效應(yīng)、法拉第效應(yīng)和熱效應(yīng)[6]。電離效應(yīng)使得低頻交流電作用下，組織內(nèi)離子兩極化，高離子濃度引起肌肉組織的化學(xué)灼傷。此外，低頻交流電與人體神經(jīng)傳導(dǎo)頻率較為接近，容易導(dǎo)致神經(jīng)傳導(dǎo)紊亂、肌肉刺激甚至心臟驟停危及生命，這就是法拉第效應(yīng)。電外科設(shè)備使用的高頻交流電遠高于人體神經(jīng)傳導(dǎo)頻率，避免了電解效應(yīng)和法拉第效應(yīng)，因而可安全作用于人體[7]。熱效應(yīng)包括熱產(chǎn)生和熱組織損傷，而熱產(chǎn)生僅發(fā)生在與電刀頭相鄰的高電流密度組織區(qū)域，在此區(qū)域，電流流經(jīng)組織將電能轉(zhuǎn)化為熱能，繼而產(chǎn)生局部熱組織損傷。深部組織隨著與電極的距離增加電流密度迅速下降，從而限制了損傷范圍[8]。高頻電刀的電凝電切功能有賴于熱組織損傷：電凝模式下的電流密度稍低，當高電流密度區(qū)域組織被加熱到沸點并發(fā)生熱變性時，就會產(chǎn)生電凝；電切模式下電流密度高于電凝模式，高電流密度使組織溫度驟升，電極附近組織水分迅速蒸發(fā)、碎裂壞死，從而實現(xiàn)電切。使用電刀切割組織時，高頻電流的作用導(dǎo)致組織加熱并蒸發(fā)，使電極與組織分離，但仍可以通過電火花形式傳遞電流[9]。因此，高頻電刀可以在沒有接觸組織的情況下繼續(xù)發(fā)生作用，且電壓越高或電極針尖面積越大，產(chǎn)生的火花越大，擴散范圍越大。

3.電外科設(shè)備的分類

3.1 普通高頻電刀

高頻電刀是一種代替?zhèn)鹘y(tǒng)手術(shù)刀進行組織切割或凝血的電外科器械，是電外科設(shè)備儀器中最具有代表性的設(shè)備[10]。普通高頻電刀按電流回路的工作模式可分為單極電刀和雙極電刀兩種類型。單極電刀需要有負極板與高頻電刀、電刀主機、人體組成回路，電流經(jīng)過患者全身來進行止血切割操作。雙極電刀則無需負極板，電流通路由高頻電刀主機與雙極電刀組成，電流直接從雙極電刀一端流入另一端。雙極電刀工作時，電流僅通過需要凝固或切割部位的組織，因流經(jīng)患者體內(nèi)范圍大大縮小，減少了電流對患者其余部位的影響。雙極電刀常被用于腦外科、整形外科、甲狀腺外科等需精細操作的外科手術(shù)[11]。然而，普通高頻電刀作用于組織后容易形成局部炭化焦痂，遇脂肪含量較高的組織時，脂肪液化現(xiàn)象顯著[12]。

3.2 自適應(yīng)高頻電刀

早期高頻電刀實現(xiàn)電切和電凝操作的原理是輸出恒定電流流入組織，不同組織的電阻不同或相差甚遠，這就導(dǎo)致恒定輸出電流的電刀在分離不同組織時，電刀主機輸出功率不穩(wěn)定。電刀使用過程中功率太小切割效率欠佳，功率太大容易產(chǎn)生電火花，導(dǎo)致?lián)p傷組織或切割過深。為使高頻電刀操作盡可能流暢，減小對組織的損傷，1992年德國人Helmut Erbe制造出了ICC（Intelligent Cut Coagulation）系列電刀，也被稱為自適應(yīng)電刀[13]。自適應(yīng)電刀原理是通過反饋機制來實現(xiàn)的，當電刀電極接觸組織時，若組織的電阻或電流發(fā)生改變，電刀主機就會接收到反饋信號并進行調(diào)節(jié)。其后，通過不斷的發(fā)展，反饋調(diào)節(jié)的速度越來越快，手術(shù)操作連續(xù)性也越來越強[14]。這種高頻電刀可控制功率輸出，實現(xiàn)切割不同組織時保持恒定的輸出功率，既能保證切割不同組織操作的效果穩(wěn)定，又能在完成切割后自動降低功率以減少副損傷[15]。此外，自適應(yīng)電刀還可以減少手術(shù)操作時電火花的產(chǎn)生，從而使電外科手術(shù)更安全高效。自適應(yīng)電刀的出現(xiàn)，不僅提高了手術(shù)的效率，還大大減少了手術(shù)過程中對組織的損傷，為電外科手術(shù)的發(fā)展帶來了新的機遇。

3.3 氬氣等離子電凝器

氬氣等離子電凝器又稱為氬氣刀，是通過高壓電流將氬氣離子化成具有導(dǎo)電作用的氬離子，氬離子將高頻電流連續(xù)傳導(dǎo)到組織的一種高頻電刀[16]。氬氣刀由原本的高頻金屬電刀，增加了一氬氣通道，在進行電切電凝時，可通過氬氣流出將電流傳導(dǎo)至創(chuàng)面達到減少焦痂，穩(wěn)定凝固創(chuàng)面等效果。傳統(tǒng)電刀使用過程中，電流在通過電火花形式傳導(dǎo)時，其介質(zhì)為空氣，空氣中的氧氣使被灼燒組織產(chǎn)生氧化反應(yīng)并持續(xù)產(chǎn)熱，導(dǎo)致創(chuàng)面局部大塊焦痂。氬氣刀尖端可噴射出氬氣，將電極和組織與周圍空氣隔離，形成氬氣隔離層，從而減少了工作時組織創(chuàng)面與空氣的接觸，避免氧化反應(yīng)帶來多余熱量和大塊焦痂產(chǎn)生[17]。此外，由于氬氣刀通過氬離子來傳遞電流，電刀頭并未與組織直接接觸，從而避免了焦痂組織黏附于電刀頭。

普通高頻電刀在進行創(chuàng)面止血時，由于破裂血管持續(xù)出血，高頻電流難以持續(xù)傳遞到創(chuàng)面，導(dǎo)致電刀凝血效果欠佳，難以控制活動性出血。氬氣刀作用于創(chuàng)面時，可通過噴射氬氣流將局部血液吹散，保證高壓電流持續(xù)導(dǎo)入創(chuàng)口，產(chǎn)生局部凝固作用，起到很好的止血效果[18]。當創(chuàng)面組織發(fā)生凝固時，局部組織電阻增大，氬離子便會自動流向電阻較小的周圍組織，形成較為穩(wěn)定的凝固創(chuàng)面，保證局部的凝固止血效果。因此，氬氣刀既可以保證局部血管的有效凝固閉合，又不容易破壞周圍或遠端的血管，更加適用于血管豐富的組織，達到有效降低手術(shù)創(chuàng)面出血效果，縮短手術(shù)時間[19]。

3.4 雙極血管封閉技術(shù)

雙極血管封閉技術(shù)由雙極電刀技術(shù)發(fā)展而來，是一種目前較為常用的電外科技術(shù)，可常規(guī)用于閉合直徑為5mm的血管，已廣泛用于各種腹腔鏡和開放式手術(shù)。與雙極電刀不同的是，雙極血管封閉器需要在無張力情況下操作且兩端必須通過機械接觸，借助封閉器兩電極之間的機械性壓迫和電熱能，血管壁上產(chǎn)生電流，局部電流使血管壁膠原蛋白和彈性蛋白變性，變性后的膠原蛋白和彈性蛋白凝固閉合血管，從而達到安全可靠的封閉血管作用。最新的雙極血管封閉技術(shù)甚至可將直徑為7mm的血管凝固封閉，且封閉后的血管可抵抗正常收縮壓3倍沖擊壓力，確保手術(shù)創(chuàng)面凝血效果。然而，夾閉組織較多時，蛋白變性凝固需要一定時間，且雙極止血凝固后電極容易附著焦痂，導(dǎo)致雙極血管封閉器使用效率欠佳。

3.5 LEEP刀

LEEP刀也稱環(huán)狀電外科切除程序，屬于射頻電波刀，是近年來專門用于治療宮頸等部位疾病的專業(yè)微創(chuàng)電外科器械。相比高頻電刀輸出0.1～2.9MHz高頻電流，射頻刀發(fā)生器輸出頻率為3.0～4.0MHz的高頻無線電波。LEEP刀的原理是通過高頻無線電波流入組織，使組織內(nèi)極性水分子振蕩產(chǎn)熱汽化分解，從而切割組織。離斷的血管收縮后，血管壁膠原蛋白變性，使得血管凝固閉合而達到止血效果。高頻電刀的電極板需要與患者皮膚直接接觸，而射頻電刀的電極板可不接觸患者，只需在靠近手術(shù)部位下方平鋪即可。另外，射頻刀工作時本身溫度不會升高，可在低溫下進行切割凝血，因而廣泛用于皮膚科，整形美容等領(lǐng)域。LEEP刀切割創(chuàng)面不產(chǎn)生炭化組織，不改變組織特性，操作簡便，被廣泛應(yīng)用于婦科診斷治療領(lǐng)域，尤其在治療宮頸上皮內(nèi)瘤變中優(yōu)勢明顯，可有效減輕患者創(chuàng)傷，降低疾病復(fù)發(fā)風(fēng)險，促進術(shù)后恢復(fù)，提高患者生活質(zhì)量[20,21]。

3.6 多功能電刀

近年來，針對各種不同臨床需求，一系列多功能高頻電刀被開發(fā)應(yīng)用，其中最具有代表性的為聯(lián)合吸引裝置的電刀和電鉤。這種多功能高頻電刀在普通電刀或電鉤頭端設(shè)置吸引孔，通過中通管直通尾端與吸引連接管相通，綜合傳統(tǒng)電切電凝和負壓吸引功能。當手術(shù)視野出血較多時，術(shù)者通過按壓電鉤柄處的吸引開關(guān)形成負壓，充當吸引器使用，可快速有效的清晰視野、提高工作效率、縮短手術(shù)時間。第二種常用多功能電刀為抽吸一體電刀，此種多功能電鉤同時將抽吸煙和沖吸水功能結(jié)合，實現(xiàn)了多功能多通道的統(tǒng)一，可縮短手術(shù)時間，減輕患者痛苦。另有伸縮性多功能電鉤，其電鉤桿外設(shè)有外鞘，電鉤可在外鞘內(nèi)前后移動，手持部位設(shè)有握持座，可精確調(diào)控電鉤位置。這種伸縮性電鉤，避免了傳統(tǒng)電鉤使用時出現(xiàn)的彈跳現(xiàn)象（由于組織張力驟然減小或消失導(dǎo)致的周圍組織損傷），擴大了電鉤的適用范圍，增加了電鉤的安全性。

4.電外科設(shè)備未來展望

電外科設(shè)備從普通的高頻電刀發(fā)展至雙極電刀、自適應(yīng)電刀、血管封閉技術(shù)以及氬氣刀等，將高頻電刀推入穩(wěn)定安全常規(guī)的手術(shù)器械領(lǐng)域[22]。自適應(yīng)電刀實現(xiàn)了在各種組織之間輸出穩(wěn)定的電壓，流暢地切割不同組織，既保證切割效率又不至因電流過大損傷鄰近組織。血管封閉技術(shù)通過計算機算法，及時中斷電流，避免持續(xù)輸出電流導(dǎo)致的熱損傷。氬氣刀通過噴射氬氣流，實現(xiàn)無接觸式導(dǎo)電，并將組織與氧氣隔絕，減少氧化反應(yīng)帶來的熱損傷，避免大量焦痂。近年來，高頻電刀朝著多功能方向發(fā)展，出現(xiàn)吸煙電刀、抽吸一體電刀、伸縮電刀等，各種電刀有其獨特優(yōu)勢，臨床醫(yī)生可根據(jù)不同手術(shù)類型選用合適的電刀。隨著一次次的革新，電刀越來越安全穩(wěn)定，適用范圍越來越廣，這也是未來電刀發(fā)展的必然方向。

在智能化高度發(fā)展的時代，高頻電刀也在逐漸智能化，如單極切割的智能電外科設(shè)備，此種智能切割模式可以通過控制輸出功率將切割阻力以及熱損傷進行平衡，減少熱損傷的同時又不影響切割，保持最大的切割效率[23]。智能環(huán)保型高頻電刀內(nèi)設(shè)有即時反饋系統(tǒng)、消火花系統(tǒng)、自動報警系統(tǒng)、煙霧清除系統(tǒng)，解決了高頻電刀產(chǎn)業(yè)化的瓶頸難題，未來高頻電刀以及電外科會繼續(xù)向智能化方向發(fā)展[24]。高頻電外科是由多學(xué)科融合而來，它結(jié)合了電子技術(shù)和外科學(xué)，只要科學(xué)發(fā)展不停歇，電外科的發(fā)展就不會停滯。相信未來電外科設(shè)備將會被用到更多類型的手術(shù)中，擁有更廣的使用場景，更加安全并逐步智能化。