能量器械，聽上去有些陌生？其實我們常見的超聲刀、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生在外科手術過程中，利用各種能量設備對組織進行切割、分離、止血及實現其他各類功能的外科學分支。

       能量器械，是指上述手術過程中使用到的、發射能量的儀器，如高頻、超聲波、微波等，這些能量與活組織相互作用的同時，切割組織和器官以止血的。

       隨著外科學專業分科逐漸細化，適合各類外科專業的能量外科設備品類越來越豐富。針對外科醫生在不同手術中的不同需求，幾乎所有情形都有專門設計的能量外科設備予以應對。現階段射頻、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外科手術中。

       從利用能量角度，可以分為電能、機械能兩類。

       利用電能：作用原理是通過發生器產生相應頻率的電壓和電流，傳導至作用電極，作用電極在組織上產生相應的溫度，從而達到需要的效果（凝固或切斷）后，電流通過接地電極回流。如單級電刀、雙極電設備、射頻消融設備、氬氣刀等。

       利用機械能：最為常用的就是超聲刀，通過刀頭所產生的高頻振動，接觸組織時產生熱能，從而實現凝閉或切割等功能。思宇在此按照四種類型對能量器械進行總結：電能量器械、冷凍手術、激光手術、微波手術。

能量器械原理

 如何應對術中出血？一直是外科醫生所面臨最為頭疼的問題之一。

近百年前，在大部分情況下，外科醫生通過燒灼法產生的熱能對手術創面進行止血。今天，熱能仍是能量外科的核心，唯一不同的是隨著技術的進步，外科醫生能夠更好的控制熱能。

熱能對人體產生什么作用呢？

60度時：蛋白開始不可逆的變性并發生凝固性壞死，組織此時往往呈現發白的狀態。

80度時：組織碳化，產生干燥、脫水及萎縮

90度-100度：細胞“揮發”，術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）。

那么上述組織反應也就決定了能量設備在不同功率時作用的功能：

在溫度60度—80度之間時主要產生蛋白變性（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，起到切割組織的作用。

電能量器械

     “第一個商用電外科設備的開發是由 William T. Bovie 開發的，他在哈佛大學期間開發了第一臺電外科設備。1914 年至 1927 年間，Bovie 發現 250,000-2,000,000 Hz 范圍內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 醫院首次在外科手術中使用電外科設備。Harvey Cushing (1869–1939) 在神經外科中推廣了該裝置；1926 年，他首次在手術室使用它，并在 500 多次神經外科手術中使用它。”

電灼術：

      是利用電流加熱的金屬探針的熱傳導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組織上以進行燃燒或凝固。電流不通過組織，而是直接施加到治療的目標區域。此模式通常應用于皮膚科醫生、眼科醫生、整形外科醫生、泌尿科醫生和相關專業所遇到的淺表病變。

▲電灼鉗模式圖（來源：www.cehjournal.org）

電外科：

與電灼術不同，電外科手術是將高頻（射頻）交替極性（AC）電流應用于生物組織，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行精確切割失血。

      電外科手術使用的電力是一種交流電，類似于用于產生無線電波的交流電。頻率相當高，標準約為每秒 500,000 個周期。這確保了電流通過患者組織而不是產生電擊效應。熱量是由組織對電流的電阻產生的。用于施加電流的工具是電極，可以是刀片、圓球、針和環配置的形式。這些器械可用于切割、凝固甚至融合組織。

▲單級電外科手術模式圖（來源：www.iambiomed.com）

用于射頻電外科的發生器稱為電外科單元或 ESU）電極是手持式的，由一個（單極）或兩個電極組成 - 雙極儀器，又稱為單級/雙極電設備。

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

       電外科器械已廣泛應用于外科手術的各個領域，從最基本的手術切口，內臟組織塊切除、切口止血，到腫瘤消融等應用；從普通外科、心胸外科，到婦科、泌尿外科、耳鼻喉科、骨科、神經外科等各科室；從外科開放手術，到微創外科手術甚至內科治療領域。手術室、急診室、門診室、內鏡室都能見到高頻電外科的身影。

1. 單級電刀：

      所有電外科手術都是“雙極的”，因為電流從一個極或電極流向另一個。在單極電外科中，有源電極是一個電極，而患者返回電極是另一個電極。單極電外科手術與其他能量方式的主要區別在于電流流過患者。這種差異使單極電外科手術的組織效應范圍最大作用電極產生溫度達到相應的效果后，電流通過接地電極（負極板）回流至發生器。

      在單極儀器中，外科醫生用單個小電極接觸組織。電路的出口點——分散電極是一個很大的表面積，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，從而防止對下層組織的熱損傷。產生的熱量取決于接觸面積的大小、功率設置或電流頻率、應用持續時間和波形。恒定波形比間歇波形產生更多熱量。用于切割組織的頻率高于凝血模式。

2. 雙極電設備：

      在雙極中，作用電極與接地極均在手持設備上，電流不經過體內，最大程度發揮電外科設備的效用，其優勢在于電凝效果更好，正確使用下，可凝閉較大直徑（7mm）管道。現在市場上有各種各樣的雙極設備，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尖端之間通過。它具有不干擾其他電體活動（例如心臟的傳導系統）的優點，并且還通過壓力使組織凝固。橫向熱損傷小于單極設備。

3. 射頻消融設備：

      基本原理同單級電刀，但設備可通過對阻抗（impedance）的監測調整輸出電流的大小，在較長的一段時間內（5-10分鐘），保證作用電極所產生的溫度恒定（不隨阻抗的改變而改變）。射頻 (RF) 交流電通過誘導電離分子的細胞內振蕩來加熱組織，從而導致細胞內溫度升高。當細胞內溫度達到60℃時，細胞瞬間死亡。如果組織被加熱到60-99℃，則同時發生組織干燥和蛋白質凝固的過程。

      如果細胞內溫度迅速達到 100 攝氏度，則細胞內物質會發生液體到氣體的轉化，汽化。雖然該過程在技術上是電凝過程，但汽化過程可用于消融組織目標，或者通過線性延伸，用于橫切或切割組織。汽化/切割和干燥/凝結的過程最好用相對低的電壓、連續或接近連續的波形來完成。

      射頻電外科通常用于幾乎所有外科學科，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、神經外科和一般外科手術以及某些牙科手術。

4. 濕場電外科：

      濕場設備在鹽溶液中或在開放性傷口中操作。加熱是通過兩個電極之間的交流電產生的。加熱通常在電流密度最高的地方最大。因此，產生最多熱量的通常是最小或最鋒利的電極。

      大多數濕場電外科系統以兩種模式運行：切割和凝固。“切割”會導致一小塊組織蒸發，而“凝固”會導致組織“干燥”（在止血的意義上）。“干燥”組織是死組織，隨后會脫落或被纖維化組織取代，但在電外科應用后它們在物理上暫時完好無損。組織死亡的深度通常在電極接觸附近幾毫米。

5. 氬氣刀：

       氬氣可增強電設備的能量輸出（電焊應該也是用的這個氣體），手術中往往使用在對實體器官的止血上（如肝臟）。