MGI Medical

手术室知识

电刀——从 Bovie 到今天

从烧热的金属棒,到高频电流通过组织:一个多世纪以来,外科在学习如何切割、凝固与控制出血,其中一条发展路线名为 Vesalius。

电刀——从 Bovie 到今天

在 Bovie 之前:热量从器械传入组织

在电外科出现之前,人们已经用热来处理组织。

烧灼(cautery)很直观:把金属棒烧热,再贴到组织上。热量从器械传入组织。

电外科则不同。电流通过组织,由于组织本身的阻抗,产热的正是组织自己[1]。

这个差别看上去只是一句物理。它却开启了手术室的另一章。

1920年,哈佛大学一位拥有植物生理学博士学位的研究者 William T. Bovie 制造出使用高频交流电的电外科发生器,可以切割或凝固组织[1]。

第一代便携式 Bovie 电刀,装于手提箱内,用于野战医院。图片:Jmh2o / Wikimedia Commons,CC BY-SA 4.0。
第一代便携式 Bovie 电刀,装于手提箱内,用于野战医院。图片:Jmh2o / Wikimedia Commons,CC BY-SA 4.0。

六年后,这台设备经神经外科医生哈维·库欣(Harvey Cushing)之手,进入了人体手术[2]。

新出现的不只是一台设备。由于出血量大幅减少,电外科使库欣得以切除此前被认为无法手术的肿瘤[2]。

文献中还记录了一个细节:库欣从未去了解他所使用设备的物理原理[2]。

神经外科医生哈维·库欣(1869–1939)。图片:Wikimedia Commons,公有领域。
神经外科医生哈维·库欣(1869–1939)。图片:Wikimedia Commons,公有领域。

1996年的一篇综述指出:75年之后,Bovie 电刀的基本设计仍是外科实践的基础工具[1]。

一股电流穿过组织

刀头处究竟发生了什么?

电外科设备把高频交流电送入组织。组织有阻抗,因此电流通过时,产热的是组织本身[1]。

当频率足够高时,电流不再刺激神经和肌肉:不会引起抽搐,也没有触电感。它产生的是局部的热[3]。

由此形成两个熟悉的功能。

在切割模式下,细胞内的水迅速汽化,细胞破裂,组织被分开。在凝固模式下,产热较慢,蛋白质凝固,从而止血[3]。

同样是电流,路径却决定了系统的配置。

单极模式下,电流从刀头经过患者身体,再通过面积较大的中性电极返回主机。双极模式下,电流只在镊子的两个尖端之间流动[4]。

电流的路径单极有效电极(刀头)电流通过人体中性电极(负极板)双极镊子两尖端电流只在两尖端之间流动无需负极板依据 El-Sayed SM 等,2024 [4]
单极与双极模式下电流的路径。示意图:MGI Medical,依据 El-Sayed SM 等,2024。

正因如此,一个看似远离术野的细节——中性电极板——仍需留意。电极板必须有足够的接触面积;一旦部分翘起或贴偏,接触处的电流密度可能升高,并在贴敷部位造成烧伤[4]。

当能量并不停在看得见的那条线上

手术中,切口可以非常纤细。但能量并不总是停在肉眼所见的边界。

一项在离体猪肌肉上进行的实验研究测量了侧向热扩散。在最大功率下持续5秒后,邻近组织的平均温度为:单极78.9 °C,双极41.9 °C,超声刀(Harmonic)47.6 °C,LigaSure 44.2 °C[5]。

最大功率下 5 秒后邻近组织的温度离体猪肌肉实验研究020406080单极电刀78,9 °C超声刀 Harmonic47,6 °CLigaSure44,2 °C双极电刀41,9 °C来源:Sutton PA 等,Br J Surg 2010 [5]
最大功率下5秒后邻近组织的温度,来自离体猪肌肉实验研究。图表:MGI Medical,数据来自 Sutton PA 等,Br J Surg 2010。

这些数字属于一个特定的实验模型,而非患者身上的结果。但它们说明了为什么在实践中理解设备的机制很重要。

电外科可能与意外烧伤、手术室起火以及对植入设备的干扰有关。根据该综述,安全的关键在于使用者理解自己正在操作的设备[4]。

“cut”或“coag”按钮背后,仍是物理学。而物理学背后,仍是外科医生的判断。

现代手术室,电刀是标准配置。图片:Dr. Jayesh Amin / Wikimedia Commons,CC BY-SA 3.0。
现代手术室,电刀是标准配置。图片:Dr. Jayesh Amin / Wikimedia Commons,CC BY-SA 3.0。

Vesalius:电外科的一条发展路线

在这条脉络中,Telea Electronic Engineering S.r.l.(Telea Medical,位于意大利维琴察省桑德里戈)——据该公司介绍,成立于1988年。

据 Telea 介绍,Vesalius 设备的基础是 QMR 技术(Quantum Molecular Resonance,量子分子共振),工作在约4 MHz 及其谐波的频谱范围内。

Vesalius 系列包含三款配置不同的主机。Vesalius Quantum Smart 同时具备单极与双极模式;Vesalius N2 与 Vesalius Essential Smart 为双极系统。

根据 Quantum Smart 的使用说明书,该设备用于软组织的切割、切除、分离与凝固,以及手术中血管的止血。据厂家宣传册,N2 与 Essential Smart 用于神经外科、颅底和脊柱手术。

Vesalius Quantum Smart QMR 主机。产品:Vesalius 高频电外科设备 · 品牌:Telea Medical · 原产地:意大利。
Vesalius Quantum Smart QMR 主机。产品:Vesalius 高频电外科设备 · 品牌:Telea Medical · 原产地:意大利。

系统配件包括银合金尖端的可重复使用双极镊(Leonardo、SilverSlim、Micro EVO、Adson 及带冲洗通道型号),以及一次性双极镊、经蝶双极器械和冲洗泵。

Vesalius Leonardo 可重复使用双极镊,银合金尖端。品牌:Telea Medical · 原产地:意大利。
Vesalius Leonardo 可重复使用双极镊,银合金尖端。品牌:Telea Medical · 原产地:意大利。

QMR 的研究情况

关于这项技术的文献,需要按照每项研究的设计与对象来理解。

Schiavon 等(2007)开展了动物研究——46只大鼠、开胸模型——将 QMR 设备与标准电刀进行比较。作者的结论是,QMR 设备“可能成为”胸外科标准电外科设备的一种替代选择[6]。

D'Eredità 与 Bozzola(2009)在157名接受扁桃体切除的儿童中开展随机试验;对照组为等离子(coblation),而非常规电刀。研究发现,与等离子相比,组织病理学上的热损伤更少、疼痛评分更低;作者建议需要更多研究[7]。

D'Agostino 等(2008)在800名接受扁桃体切除的儿童中开展随机研究。分子共振双极组的手术时间和出血量显著更低。但两组在镇痛药用量上没有显著差异,术后出血例数也相当[8]。

Tarantino 等(2004)研究了600名接受腺样体切除的儿童,对照为刮匙法。分子共振器械组手术时间更短、出血更少、鼻咽部愈合更快;作者认为该方法适合儿童及凝血功能障碍的患者[9]。

这些研究在模型、对象、术式和对照方法上各不相同。因此,每项结果都应在其发表的范围内理解,而不应变成适用于所有手术情境的普遍结论。

从一股电流,到一个多世纪的手术室

从 Bovie 的机器到今天的电外科系统,有一个画面始终未变:一股电流穿过组织。

它的背后,是关于频率、阻抗和电流路径的一整套知识——以及外科医生在术野中如何掌控这股能量。

参考文献

  1. O’Connor JL, Bloom DA. William T. Bovie and electrosurgery. Surgery. 1996 Apr;119(4):390-6. doi:10.1016/S0039-6060(96)80137-1 pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8644002/
  2. Voorhees JR, Cohen-Gadol AA, Laws ER, Spencer DD. Battling blood loss in neurosurgery: Harvey Cushing’s embrace of electrosurgery. J Neurosurg. 2005 Apr;102(4):745-52. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15871521/
  3. Massarweh NN, Cosgriff N, Slakey DP. Electrosurgery: history, principles, and current and future uses. J Am Coll Surg. 2006 Mar;202(3):520-30. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16500257/
  4. El-Sayed SM, Saridogan E, El-Sayed MM. Complications of electrosurgery: mechanisms and prevention strategies. Facts Views Vis Obgyn. 2024 Dec;16(4):473-484. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39718331/
  5. Sutton PA, Awad S, Perkins AC, Lobo DN. Comparison of lateral thermal spread using monopolar and bipolar diathermy, the Harmonic Scalpel and the Ligasure. Br J Surg. 2010 Mar;97(3):428-33. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20101674/
  6. Schiavon M, Calabrese F, Nicotra S, et al. Favorable tissue effects of quantum molecular resonance device (Vesalius) compared with standard electrocautery. Eur Surg Res. 2007;39(4):222-8. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17438358/
  7. D’Eredità R, Bozzola L. Molecular resonance vs. coblation tonsillectomy in children. Laryngoscope. 2009 Oct;119(10):1897-901. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19598217/
  8. D’Agostino R, Tarantino V, Calevo MG. Blunt dissection versus electronic molecular resonance bipolar dissection for tonsillectomy. Int J Pediatr Otorhinolaryngol. 2008 Jul;72(7):1077-84. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18479755/
  9. Tarantino V, D’Agostino R, Melagrana A, et al. Safety of electronic molecular resonance adenoidectomy. Int J Pediatr Otorhinolaryngol. 2004 Dec;68(12):1519-23. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15533564/

索取产品目录 产品目录 →