超音波メス対電気外科ユニット

導入

現代の手術の領域では、精度と安全性が最も重要です。外科的処置に革命をもたらした2つの重要なツールは、超音波メスと電気外科ユニット（ESU）です。これらの機器は、一般的な手術から脳神経外科まで、さまざまな手術専門分野で重要な役割を果たし、外科医がより正確で患者の外傷を減らし、患者の外傷を減らして手術を行うことができます。

超音波外科吸引器またはCUSA（カビトロン超音波外科吸引器）としても知られる超音波メスは、多くの手術室で定番となっています。高周波数超音波振動を使用して、組織を切断して凝固させます。このテクノロジーは、特に周囲の組織への損傷を最小限に抑える繊細な地域で、より正確な切開を可能にします。たとえば、神経外科では、脳で動作する場合、超音波メスは、健康な神経組織を可能な限り節約しながら、腫瘍組織を正確に除去できます。

一方、高周波数電気外科的発電機とも呼ばれる電気外科ユニット（ESU）は、外科的環境で別の広く使用されているデバイスです。それは、組織に電流を通過させ、組織を切断、凝固、または乾燥させることができる熱を発生させることによって動作します。 ESUは非常に用途が広く、軽度の外来患者手術から複雑なオープン - 心臓手術まで、幅広い手順で使用できます。

これら2つの手術器具の違いを理解することは、外科医、外科チーム、医学生にとっても不可欠です。超音波メスと電気外科ユニットのユニークな機能、利点、制限を知ることにより、医療専門家は、どのツールが特定の外科的処置に最も適しているかについて、より多くの情報に基づいた決定を下すことができます。これにより、手術の有効性が向上するだけでなく、患者の転帰も改善します。以下のセクションでは、超音波メスと電気外科ユニットの両方の作業原則、アプリケーション、利点、欠点、安全性に関する考慮事項をより深く掘り下げ、2つの包括的な比較を提供します。

定義と基本概念

超音波メス

超音波メスは、通常20〜60 kHzの範囲で、高周波数超音波の力を活用する洗練された手術器具です。これらの超音波波は、外科的先端内で機械的振動を生成します。振動する先端が生物学的組織と接触すると、細胞内の水分子が急速に振動します。この激しい振動は、キャビテーションと呼ばれるプロセスにつながり、そこでは小さな泡が形成され、組織内で崩壊します。キャビテーションからの機械的応力と振動先の先端の直接的な機械的作用は、組織の分子結合を分解し、効果的に組織を遮断します。

同時に、高周波振動も熱を生成します。これは、カットの近くの血管を凝固させるために使用されます。この凝固プロセスは血管を封印し、外科的処置中の失血を減らします。たとえば、甲状腺手術では、超音波メスは出血を最小限に抑えながら、周囲の組織から甲状腺を正確に解剖することができます。同時に切断して凝固する能力は、明確な外科フィールドを維持し、失血を減らすことが重要な手術で貴重なツールになります。

電気外科ユニット

Electrosurgicalユニット（ESU）は、異なる原則で動作し、高い周波数交互の電流に依存しています。 ESUSの典型的な周波数範囲は300 kHz〜3 MHzです。電流が電極を介して患者の組織を通過すると（外科的鉛筆や特殊な切断または凝固先など）、組織の電気抵抗が電気エネルギーを熱に変換します。

ESUSにはさまざまな動作モードがあります。切断モードでは、高周波数電流は、電極と組織の間に高い温度アークを作成し、組織を蒸発させて切断を作成します。凝固モードでは、より低いエネルギー電流が適用され、組織内のタンパク質が変性して凝固し、小さな血管を密閉して出血を止めます。たとえば、子宮摘出術では、ESUを使用して子宮組織を切断し、凝固モードに切り替えて外科領域の血管を密封し、過度の失血を防ぎます。 ESUSは非常に用途が広く、皮膚病変を除去するための皮膚科から骨の周りの柔らかい組織解剖のための整形外科手術まで、さまざまな外科専門分野で使用できます。

働く原則

超音波メスの仕組み

超音波メスの動作は、超音波波の伝播と生物学的組織に対する機械的効果の原理に基づいています。

1。超音波の生成

デバイス内の超音波発電機は、高周波数の電気信号を生成する責任があります。これらの電気信号は通常、20〜60 kHzの範囲の周波数を持っています。次に、発電機はこれらの電気信号を圧電トランスデューサーを使用して機械的振動に変換します。圧電材料は、電界がそれらに適用されたときに形状を変更するというユニークな特性を持っています。超音波メスの場合、圧電トランスデューサーは、高い周波数電気信号に応じて急速に振動し、超音波波を生成します。

2。エネルギー伝導

その後、超音波は導波路に沿って送信されます。これは、しばしば長く細長い金属棒であり、外科的先端に伝えられます。導波路は、エネルギー損失を最小限に抑えて、発電機から先端に超音波エネルギーを効率的に伝達するように設計されています。外科的先端は、外科的処置中に組織と直接接触する機器の一部です。

3。組織の相互作用 - 切断と凝固

振動する外科的先端が組織に接触すると、いくつかの物理的プロセスが発生します。第一に、高い周波数振動により、組織細胞内の水分子が激しく振動します。この振動は、キャビテーションと呼ばれる現象につながります。キャビテーションとは、液体媒体内の小さな泡の形成、成長、爆発的な崩壊です（この場合、組織内の水）。これらの泡の崩壊は、組織内の分子結合を破壊する強い局所機械的応力を生成し、効果的にそれを切り抜きます。

同時に、先端の機械的振動は、振動する先端と組織の間の摩擦により熱を生成します。発生した熱は50〜100°Cの範囲です。この熱は、切断の近くの血管を凝固させるために使用されます。凝固プロセスは、血管の壁のタンパク質を変性させ、それらを一緒に貼り付けて血管を密封し、手術中の失血を減らします。たとえば、肝臓の小さな腫瘍を除去するための腹腔鏡手術では、超音波メスは小さな血管を密閉しながら肝臓組織を正確に切断し、外科医の明確な外科フィールドを維持できます。

ElectroSurgicalユニットの仕組み

Electrosurgicalユニット（ESU）は、高周波数交互の電流を使用して組織内で熱を生成する原則に基づいて動作し、それが切断と凝固に使用されます。

1。高周波数交互の現在の世代

ESUには、電源と高周波交互の電流を生成する発電機が含まれています。この電流の周波数は通常、300 kHz〜3 MHzの範囲です。この高周波数電流（50〜60 Hzでの家庭用電流など）の代わりに、この高周波数電流が使用されます。これは、高周波数電流が心細動のリスクを最小限に抑えることができるためです。低周波数では、電流は心臓の通常の電気信号を妨害し、命を引き起こす可能性があります - 脅迫的な不整脈。ただし、300 kHzを超える高い周波数電流は、同じ方法で神経と筋肉の細胞を刺激しないため、心筋にそのような影響を与える可能性が低くなります。

2。組織の相互作用 - 切断および凝固モード

・ 切断モード：切断モードでは、高周波電流が小さくて鋭利なチップ電極（外科用鉛筆など）を通過します。電極が組織に近づくと、電流に対する組織の高耐性により、電気エネルギーが熱に変換されます。発生した熱は非常に高く、電極と組織の間のアークで最大1000°Cの温度に達します。この強い熱は組織を蒸発させ、カットを作成します。電極が組織に沿って移動すると、連続切開が行われます。たとえば、扁桃摘出術では、切断モードのESUは、組織を蒸発させることにより、扁桃腺を迅速かつ正確に除去できます。

・ 凝固モード：凝固モードでは、より低いエネルギー電流が適用されます。発生した熱は、特に血管では、組織内のタンパク質を変性させるのに十分です。血管の壁のタンパク質が生成すると、凝固を形成し、血管を密閉して出血を止めます。モノポーラや双極凝固など、ESUSで使用される凝固技術にはさまざまな種類があります。単極凝固では、電流は活性電極から患者の体を通って分散電極（患者の皮膚に置かれた大きなパッド）に通過します。双極凝固では、アクティブ電極とリターン電極の両方が、デバイスのような単一の鉗子にあります。電流は、泡立ちの2つの先端の間にのみ流れます。これは、微小廃止術や繊細な組織を扱うときなど、小さな領域での正確な凝固に役立ちます。たとえば、神経外科では、ESUによる双極凝固を使用して、周囲の神経組織に過度の損傷を引き起こすことなく、脳の表面の小さな血管を密閉できます。

重要な違い

エネルギー源

超音波メスと電気外科ユニットの最も根本的な違いは、エネルギー源にあります。超音波スキャルペルは、高周波数の機械的振動の形である超音波エネルギーを利用します。これらの振動は、圧電トランスデューサーを介して電気エネルギーを機械エネルギーに変換することによって生成されます。超音波の周波数は通常、20〜60 kHzの範囲です。この機械的エネルギーは、組織に直接伝達され、キャビテーションや機械的破壊などの物理的な変化を引き起こします。

一方、電気外科ユニットは電気エネルギーで動作します。通常は300 kHz -3 MHzの範囲で、高周波数交互の電流を生成します。電流は組織を通過し、組織の抵抗により、電気エネルギーが熱エネルギーに変換されます。この熱は、切断および凝固の目的に使用されます。異なるエネルギー源は、組織との相互作用の明確な方法につながり、それが手術の結果と手順の安全性プロファイルに影響を与えます。たとえば、超音波メスの超音波エネルギーの機械的な性質により、電気ユニットのような激しい熱生成に依存しないため、いくつかの側面で組織とのより多くの「穏やかな」相互作用が可能になります。

組織の相互作用

超音波メスは、機械的振動と熱効果の組み合わせを通じて組織と相互作用します。超音波メスの振動先が組織に接触すると、高周波数の機械的振動により、組織細胞内の水分子が激しく振動します。これはキャビテーションにつながり、小さな泡が形成され、組織内で崩壊し、組織の分子結合を破壊する機械的応力が生じます。さらに、振動する先端と組織の間の機械的摩擦は熱を生成し、これは小さな血管の凝固に使用されます。組織は主に機械的な力によって破壊され、熱は止血を助ける二次効果です。

対照的に、電気外科的ユニットは、主に熱効果を介して組織と相互作用します。組織を通過する高周波数電流は、電流に対する組織の抵抗により熱を発生させます。切断モードでは、熱は非常に強く（電極と組織の間のアークで最大1000°C）、組織を蒸発させ、切断を作成します。凝固モードでは、より低いエネルギー電流が適用され、発生する熱（通常は60〜100°C）が組織内のタンパク質、特に血管内のタンパク質を誘導し、凝固して密閉します。 ESUと組織の相互作用は、熱によってより支配されており、機械的な力は超音波メスと比較して最小限です。

熱損傷

2つの機器の大きな違いの1つは、周囲の組織に引き起こす熱損傷の程度です。超音波メスは一般に、手術中に比較的低熱を生成します。発生した熱は、主に小さな血管の凝固に使用され、50〜100°Cの範囲です。その結果、周囲の組織への熱損傷は限られています。その動作の機械的性質は、組織が切断され、より少ない側副熱損傷で凝固していることを意味します。これは、隣接する組織の完全性を維持する手術で特に有益であり、神経外科やマイクロサーリーなどです。

逆に、電気外科ユニットは、より広範な熱損傷を引き起こす可能性があります。切断モードでは、非常に高い温度（最大1000°C）が、カットの部位だけでなく、隣接する領域でも、重大な組織の蒸発と炭化につながる可能性があります。凝固モードであっても、熱は処理された組織の周りのより大きな領域に広がり、健康な細胞や構造を損傷する可能性があります。この大きな熱損傷は、治癒時間が長く、組織壊死のリスクの増加、および近くの臓器や組織の機能の潜在的な障害につながることがあります。たとえば、ESUを使用した大規模な柔らかい組織切除では、周囲の健康な組織が熱の影響を受ける可能性があり、患者の全体的な回復プロセスに影響を与える可能性があります。

止血能力

超音波メスと電気外科ユニットの両方には止血能力がありますが、それらの有効性と止血を達成する方法が異なります。超音波メスは、組織を切断しながら小さな血管を凝固させることができます。振動する先端が組織を通ると、生成された熱が近くの小さな血管を同時に密閉し、外科的処置中に失血を減らします。同時に切断して凝固するこの能力により、特に連続した血流が外科医の見解を曖昧にする手術で、明確な外科フィールドを維持するのに非常に効果的です。ただし、大きな血管を扱う上でのその有効性は限られています。

電気外科ユニットには、止血特性も良好です。凝固モードでは、さまざまなサイズの血管を密閉できます。より低いエネルギー電流を適用することにより、発生した熱は血管壁のタンパク質を変性させ、それらを凝固して閉じます。 ESUは、手術中の出血を制御するためによく使用され、さまざまな容器サイズを処理するように調整できます。より大きな血管の場合、適切な凝固を確保するために、より高いエネルギー設定が必要になる場合があります。さまざまなサイズの複数の血管がある肝臓切除などの複雑な手術では、ESUを他の止血技術と組み合わせて使用​​して、効果的な止血を実現できます。

精度と適用性

超音波メスは、特に繊細な外科的処置において高精度を提供します。その小さく振動する先端により、非常に正確な切開と解剖が可能になります。腹腔鏡下や内視鏡手術などの最小限の浸潤手術では、超音波メスは小さな切開または自然なオリフィスで簡単に操作でき、外科医に高度な精度で複雑な操作を実行する能力を提供します。限られた熱損傷と正確な切断能力がこれらの構造の損傷のリスクを最小限に抑えるのに役立つため、除去される組織が重要な構造に近接している手術で特に役立ちます。

一方、電気外科ユニットには、幅広い適用性があります。マイナーな皮膚の手順から大規模なオープン - 心臓手術まで、さまざまな外科専門分野で使用できます。いくつかの繊細な手順では、超音波メスと同じレベルの精度を提供しないかもしれませんが、異なる組織タイプと外科シナリオの観点からの汎用性は大きな利点です。速度と異なる組織の厚さと容器のサイズを処理する能力が重要な大規模な手術では、ESUを調整してこれらの要件を満たすことができます。たとえば、整形外科手術では、ESUを使用して、損傷した組織の除去または補綴物の着床中に柔らかい組織をすばやく切断し、出血点を凝固させることができます。

利点と短所

超音波メス

・ 利点：

・ 出血の減少：超音波メスの最も重要な利点の1つは、切断中に小さな血管を凝固させる能力です。これは、外科的処置中の失血の大幅な減少につながります。たとえば、肝臓または胆嚢の小さな腫瘍を除去するための腹腔鏡手術では、超音波メスは比較的血液を維持できます。これは、外科医が手術領域を明確に視覚化し、手術を正確に実行するために重要です。

・ 最小組織外傷：超音波メスの手術は、主に機械的振動に依存しており、他のいくつかの手術ツールと比較して、周囲の健康な組織への損傷が少なくなります。それが引き起こす限られた熱損傷は、隣接する組織が影響を受ける可能性が低いことを意味し、治癒がより速く促進され、感染や臓器 - 機能障害などの手術合併症のリスクを減らします。これは、脳、目、神経などの繊細な臓器を含む手術で特に有益です。

・ 患者の回復の速度：失血の減少と組織外傷が最小限のため、超音波メスで手術を受ける患者は一般に回復時間が短くなります。彼らは痛みが少なくなり、後の感染症が少なく、より迅速に通常の活動に戻ることができます。これにより、回復期間中の患者の生活の質が向上するだけでなく、病院の滞在に関連する全体的な医療費を削減します。

・ 短所：

・ 機器の高コスト：超音波スキャルペルシステムは比較的高価です。デバイス自体のコストは、メンテナンスおよびキャリブレーション要件とともに、一部の医療施設、特にリソースの限られた設定に重大な財政的負担となる可能性があります。この高いコストは、超音波メスの広範な採用を制限する可能性があり、この高度な手術技術への患者のアクセスに影響を与えます。

・ 操作のための高いスキル要件：超音波メスの操作には、高レベルのスキルとトレーニングが必要です。外科医は、周囲の組織への損傷を最小限に抑えながら、正確な切断と凝固を確保するために、デバイスの取り扱いに習熟する必要があります。超音波メスを効果的に使用することを学ぶには、かなりの時間と実践が必要になる場合があり、不適切な使用は、最適ではない外科的転帰または外科的誤差にさえつながる可能性があります。

・ 大きな血管の有効性は限られています：超音波メスは小さな血管の凝固に効果的ですが、大きな血管からの出血を制御する能力は限られています。手術中に大きな血管を切断または結紮する必要がある場合、従来の結紮や電気外科ユニットの使用などの追加方法が必要になる場合があります。これにより、外科的処置の複雑さと時間が増加する可能性があります。

電気外科ユニット

・ 利点：

・ 高速切削：電気外科ユニットは、非常に迅速に組織を切断できます。時間が緊急手術や大規模な組織切除などの重要な要因である手術では、ESUの急速な切断能力が大きな利点になる可能性があります。たとえば、帝王切開中に、ESUは腹部組織をすばやく切断して子宮に到達し、手術の時間を短縮し、母親と赤ちゃんのリスクを最小限に抑えることができます。

・ さまざまな血管サイズの効果的な止血：ESUSは、さまざまなサイズの血管の止血を達成するのに非常に効果的です。凝固モードでは、適切な量の電気エネルギーを適用することにより、小さな毛細血管と大きな血管を密閉できます。この汎用性により、ESUは、さまざまな種類の血管からの出血を制御することが、肝臓の手術や非常に血管新生腫瘍を含む手術など、手術の貴重なツールになります。

・ 単純な機器のセットアップ：他のいくつかの高度な手術装置と比較して、電気外科ユニットの基本的なセットアップは比較的簡単です。主に発電機と電極で構成されており、さまざまな外科的処置に合わせて簡単に接続して調整できます。このシンプルさにより、手術室での迅速な準備が可能になり、機器のセットアップで無駄な時間を短縮し、外科医が迅速に手術を開始できるようになります。

・ 短所：

・ 重大な熱損傷：前述のように、電気外科ユニットは、特に切断モードで、動作中に大量の熱を生成します。この高い温度熱は、周囲の組織に広範な熱損傷を引き起こし、組織炭化、壊死、および近くの臓器や構造に潜在的な損傷をもたらす可能性があります。電力設定が大きく、アプリケーション時間が長くなればなるほど、熱損傷はより深刻になる可能性が高くなります。

・ 組織炭化のリスク：ESUによって発生する強い熱は、特に高エネルギーの設定で、組織が炭化される可能性があります。炭化組織は、適切に縫合したり治癒したりするのが難しい場合があり、後の手術感染のリスクも高める可能性があります。さらに、炭化組織の存在は、正確な診断と治療計画のために重要な切除された組織の組織学的検査を妨げる可能性があります。

・ 高いオペレータースキル要件：電気外科ユニットを安全かつ効果的に運用するには、高レベルのスキルと経験が必要です。オペレーターは、電力出力を正確に制御し、さまざまな組織タイプと外科的状況に適したモード（切断または凝固）を選択し、誤って患者に熱損傷を引き起こすことを避ける必要があります。 ESUの誤った使用は、過度の出血、組織の損傷、さらには電気火傷など、深刻な合併症につながる可能性があります。

手術への応用

超音波メスの一般的な外科フィールド

1. 腹腔鏡手術

・腹腔鏡手順では、超音波メスは非常に好まれています。たとえば、腹腔鏡下胆嚢摘出中（胆嚢の除去）。超音波メスの小さな腹腔鏡ポートに挿入できます。出血を最小限に抑えながら、周囲の組織から胆嚢を効果的に分析できます。切断中に小さな血管を凝固させる能力は、この最小限の侵入手術では重要です。これは、カメラと長いシャフト機器の助けを借りて動作している外科医の明確な見解を維持するのに役立つためです。

・腹腔鏡下の結腸直腸手術では、超音波メスを使用して、隣接する構造から結腸または直腸を分離できます。腸間膜（腸を腹壁に付着させる組織）を正確に切断し、その中の小さな血管を密封することができます。これにより、失血のリスクと膀胱や尿管などの近くの臓器への潜在的な損傷が減少します。

1. 胸部手術

・肺手術では、超音波メスが重要な役割を果たします。肺葉切除術（肺の葉の除去）を行うと、超音波メスを使用して肺組織を解剖し、その地域の小さな血管を密封できます。超音波メスの熱損傷は、残りの肺組織の機能を維持するのに有益です。たとえば、患者が肺疾患の根底にある場合、残りの肺機能を最大化する必要がある場合、超音波メスの使用はこの目標を達成するのに役立ちます。

・手術場がしばしば心臓、主要血管、気管などの重要な構造に近接している縦隔手術では、超音波メスの精度と最小限の熱拡散は非常に有利です。周囲の臨界構造に過度の損傷を引き起こすことなく、縦隔の腫瘍または他の病変を慎重に除去するために使用できます。

1. 脳神経外科

・脳腫瘍手術では、超音波メスは貴重なツールです。周囲の健康な神経組織への損傷を最小限に抑えながら、腫瘍組織を正確に除去するために使用できます。たとえば、神経膠腫（脳腫瘍の一種）の除去では、超音波メスを適切な電力設定に調整して、キャビテーションと機械的振動を通じて腫瘍細胞を分解することができます。発生した熱は、腫瘍内の小さな血管を凝固させるために使用され、手術中の出血が減少します。これは、健康な脳組織への損傷が重要な神経学的障害を引き起こす可能性があるため、重要です。

・脊椎手術では、超音波メスを使用して、筋肉や靭帯などの脊椎の周りの軟部組織を正確に解剖することができます。椎間板切除術（ヘルニア椎間板の除去）を行うと、超音波メスは、周囲の神経根や脊髄に過度の損傷を引き起こすことなく、ディスク材料を慎重に除去するために使用できます。

電気外科ユニットの一般的な外科フィールド

1. 一般的な手術

・開いた腹部手術では、電気外科ユニットが広く使用されています。たとえば、胃切除（胃の除去）または結腸切除（結腸の一部の除去）中に。 ESUは、厚い腹部組織をすばやく切断し、凝固モードに切り替えて、大きな血管を密封することができます。結腸切除術では、ESUを使用して結腸を切断し、出血を防ぐために切除縁の血管を凝固させることができます。

・ヘルニアを治療するための手術では、ESUを使用して、周囲の組織からヘルニア嚢を分析し、出血点を凝固させることができます。また、ヘルニアの修復手順中にメッシュを配置するために腹壁に切開を作成するためにも使用できます。

1. プラスチックおよび再建手術

・脂肪吸引などの手順では、電気外科ユニットを使用して、脂肪組織の小さな血管を凝固させることができます。これは、脂肪の吸引中の失血を減らすのに役立ちます。さらに、皮膚フラップ手術では、ESUを使用して、皮膚と下にある組織を切断してフラップを作成し、血管を密閉してフラップの生存率を確保することができます。

・鼻形成術（鼻ヨブ）やフェイスリフト手順などの顔面のプラスチック手術では、ESUを使用して切開を行い、出血を制御できます。電力設定を調整する機能により、外科医はESUを使用して、鼻または顔の繊細な切開と、その地域の小さな血管を凝固させることができます。

1. 産婦人科

・帝王切開では、ESUを使用して腹部壁層をすばやく切断して子宮に到達できます。赤ちゃんを配達した後、子宮切開を閉じ、子宮や腹部組織の出血点を凝固させるために使用できます。

・子宮摘出術（子宮の除去）などの婦人科の手術では、ESUを使用して子宮靭帯を切断し、血管を凝固させることができます。また、子宮筋腫または卵巣嚢胞を治療するための手術でも使用できます。そこでは、処置中に成長を除去し、出血を制御するために使用できます。

結論

結論として、超音波メスと電気外科ユニットは、異なる特性を持つ2つの重要な手術器具です。超音波メスと電気外科ユニットの選択は、外科的処置の特定の要件、関与する組織の種類、血管のサイズ、外科医の経験と好みに依存します。これら2つの機器の違いを理解することにより、外科医はより多くの情報に基づいた決定を下すことができ、それがより良い外科的転帰、患者の外傷の減少、および回復時間の改善につながる可能性があります。手術技術が進化し続けるにつれて、超音波メスと電気外科ユニットの両方がさらに洗練され、患者と外科医にさらに多くの利点をもたらす可能性があります。