介绍
在现代手术领域，精度和安全至关重要。彻底改变外科手术程序的两个关键工具是超声手术刀和电外科单元（ESU）。这些仪器在各种手术专业中起着至关重要的作用，从一般手术到神经外科手术，使外科医生能够以更高的准确性和减少患者创伤进行手术。
超声波手术刀，也称为超声手术抽吸机或CUSA（Cavitron超声外科手术吸气器），已成为许多手术室中的主食。它使用高频率超声振动来切割和凝结组织。这项技术可以进行更精确的切口，尤其是在最小化周围组织损害的微妙区域至关重要的地方。例如，在神经外科手术中，当在大脑上操作时，超声手术刀可以精确去除肿瘤组织，同时尽可能多地保留健康的神经组织。
另一方面，电外科单元（ESU）（ESU）（也称为高频率电外科发电机）是手术设置中的另一个广泛使用的设备。它通过将电流传递到组织中，产生可以切割，凝结或干燥组织的热量。 ESU非常通用，可以在各种过程中使用，从较小的门诊手术到复杂的开放性心脏手术。
了解这两种手术器械之间的差异对于外科医生，外科团队和医学生都至关重要。通过了解超声手术刀和电外科单元的独特功能，优势和局限性，医疗专业人员可以对哪种工具最适合特定手术程序做出更明智的决定。这不仅提高了手术的有效性，还可以改善患者的结局。在以下各节中，我们将深入研究超声波手术刀和电外科单元的工作原理，应用，优势，缺点和安全考虑，从而在两者之间进行了全面比较。
定义和基本概念
超声手术刀
超声手术刀是一种复杂的手术仪器，可利用高频超声波的功率，通常在20-60 kHz范围内。这些超声波在手术尖端内产生机械振动。当振动尖端与生物组织接触时，它会导致细胞内的水分子迅速振动。这种强烈的振动导致一个称为空化的过程，其中小气泡形成并在组织内塌陷。振动尖端的空化和直接机械作用的机械应力打破了组织的分子键，有效地切开了组织。
同时，高频率振动也会产生热量，该热量用于凝结切口附近的血管。这种凝结过程可密封血管，减少手术过程中的失血。例如，在甲状腺手术中，超声波手术刀可以精确地从周围的组织中剖析甲状腺，同时最大程度地减少出血。同时切割和凝结的能力使其成为手术中的有价值的工具，即保持清晰的手术场并减少失血至关重要。
电外科单元
电外科单元（ESU）以不同的原理运行，依靠高频率交替电流。 ESU的典型频率范围在300 kHz和3 MHz之间。当电流通过电极通过患者的组织（例如手术铅笔或专门的切割或凝结尖端）时，组织的电阻将电能转化为热量。
ESU有不同的操作模式。在切割模式下，高频率电流在电极和组织之间产生高温度弧，从而使组织蒸发，从而产生切割。在凝结模式下，应用较低的能量电流，导致组织中的蛋白质变性和凝结，从而密封小血管并停止出血。例如，在子宫切除术中，可以使用ESU切开子宫组织，然后切换到凝结模式以密封手术区域的血管，以防止过度失血。 ESU具有高度的用途，可用于多种外科专科，从去除皮肤病变的皮肤病到骨科骨质 - 骨骼周围的软组织解剖。
工作原则
超声手术刀的工作方式
超声手术刀的运行是基于超声波传播和机械热影响生物组织的原理。
1。超声波的产生
设备中的超声发电机负责产生高频率电信号。这些电信号通常具有20-60 kHz范围的频率。然后，发电机使用压电传感器将这些电信号转换为机械振动。当将电场应用于它们时，压电材料具有改变形状的独特属性。在超声波手术刀的情况下，压电传感器会响应高频率电信号而迅速振动，从而产生超声波。
2。能量传导
然后将超声波波沿波导传输，该波导通常是长长的金属棒，向手术尖端传播。波导旨在有效地将超声波能量从发电机转移到尖端，并以最小的能量损失。手术尖端是手术过程中与组织直接接触的仪器的一部分。
3。组织相互作用 - 切割和凝结
当振动手术尖端接触组织时，会发生几个物理过程。首先，高频率振动会导致组织细胞内的水分子剧烈振动。这种振动导致一种称为空化的现象。空化是液体培养基中小气泡的形成，生长和内爆（在这种情况下，是组织内的水）。这些气泡的内爆会产生强烈的局部机械应力，从而破坏了组织中的分子键，从而有效地切穿了它。
同时，由于振动尖端和组织之间的摩擦，尖端的机械振动也会产生热量。产生的热量在50-100°C的范围内。这种热量用于凝结切割附近的血管。凝血过程将血管壁中的蛋白质贬低，导致它们粘在一起并密封血管，从而减少手术过程中的失血。例如，在用于去除肝脏中小肿瘤的腹腔镜手术中，超声波手术刀可以精确切穿肝组织，同时密封小血管，为外科医生维持清晰的手术场。
电外科单元的工作方式
电外科单元（ESU）以使用高频率交替电流在组织内产生热量的原理运行，然后将其用于切割和凝结。
1。高频交替当前一代
ESU包含电源和产生高频率交流电流的发电机。该电流的频率通常从300 kHz到3 MHz。使用此高频率电流，而不是低频率电流（例如在50-60 Hz处的家用电流），因为高频率电流可以最大程度地减少心脏颤动的风险。在低频率下，电流会干扰心脏中正常的电信号，可能导致生命 - 威胁性心律不齐。但是，高于300 kHz的高频电流对心肌的影响较小，因为它们不会以相同的方式刺激神经和肌肉细胞。
2。组织相互作用 - 切割和凝结模式
· 切割模式：在切割模式下，高频率电流通过一个小的，尖锐的倾斜电极（例如手术铅笔）。当电极接近组织时，组织对电流的高电阻会导致电能转化为热量。产生的热量极高，在电极和组织之间的弧线中达到高达1000°C的温度。这种强烈的热量使组织蒸发，从而产生切割。当电极沿组织移动时，进行连续切口。例如，在扁桃体切除术中，切割模式中的ESU可以通过蒸发组织来快速而精确地清除扁桃体。
· 凝结模式：在凝结模式下，应用较低的能量电流。产生的热量足以使组织中的蛋白质变色，尤其是在血管中。当血管壁变性的蛋白质变性时，它们会形成凝结物，该凝结物密封血管并停止流血。 ESU有不同类型的凝血技术，例如单极和双极凝结。在单极凝结中，电流从活性电极通过患者的身体传递到分散电极（放在患者皮肤上的大垫）。在双极凝结中，活性电极和返回电极都在单镊子中 - 像设备一样。电流仅在镊子的两个尖端之间流动，这对于在小面积（例如微皮碎片或处理细腻的组织）中的精确凝结很有用。例如，在神经外科手术中，与ESU的双极性凝结可用于密封大脑表面的小血管，而不会对周围的神经组织造成过多的损害。
关键差异
能源
超声手术刀和电外科单元之间的最根本差异在于它们的能源。超声手术刀采用了高频率机械振动的形式的超声波能量。这些振动是通过通过压电传感器将电能转换为机械能而产生的。超声波的频率通常为20-60 kHz。然后将这种机械能直接转移到组织中，从而导致身体变化，例如气蚀和机械破坏。
另一方面，电外科单元在电能上运行。它会产生高频率交流电流，通常在300 kHz -3 MHz范围内。电流通过组织，由于组织的电阻，电能将转换为热能。然后将这种热量用于切割和凝结目的。不同的能源导致与组织相互作用的不同方式，进而影响手术结果和程序的安全性。例如，超声手术刀中超声波能量的机械性质可以在某些方面与组织之间的相互作用更加“柔和”，因为它不依赖于强烈的热量产生，例如电外科手术单元。
组织相互作用
超声手术刀通过机械振动和热效应的结合与组织相互作用。当超声手术刀的振动尖端接触组织时，高频率机械振动会导致组织细胞内的水分子剧烈振动。这导致了空化，在组织内形成小气泡并塌陷，产生了机械应力，破坏了组织的分子键。另外，振动尖端和组织之间的机械摩擦会产生热量，该热量用于凝结小血管。组织主要受到机械力的破坏，而热是有助于止血的次要作用。
相反，电外科单元主要通过热效应与组织相互作用。通过组织对电流的抗性，高频率电流通过组织会产生热量。在切割模式下，热量是如此强烈（在电极和组织之间的弧形中最多1000°C），以至于使组织蒸发，从而产生切割。在凝结模式下，施加较低的能量电流，并且产生的热量（通常约为60-100°C）会导致组织中的蛋白质，尤其是在血管中，导致它们凝结并密封。 ESU与组织的相互作用更受热感应的变化，与超声手术刀相比，机械力最小。
热损伤
两种仪器之间的显着差异之一是它们对周围组织造成的热损伤程度。超声手术刀通常在操作过程中产生相对较低的热量。产生的热量主要用于凝结小血管，范围为50-100°C。结果，对周围组织的热损害受到限制。其操作的机械性质意味着将组织被切割和凝结，并与较少的附带热损伤相结合，这在保留相邻组织完整性至关重要的手术中尤其有益，例如在神经外科手术或显微外科手术中。
相反，电外科单元会造成更广泛的热损伤。在切割模式下，不仅在切割部位，而且在相邻区域，温度极高（最大1000°C）会导致明显的组织蒸发和烧焦。即使在凝血模式下，热量也可以扩散到处理过的组织周围的较大区域，可能会损害健康的细胞和结构。这种更大的热损伤有时会导致更长的愈合时间，组织坏死的风险增加以及附近器官或组织功能的潜在损害。例如，在使用ESU的大尺度软组织切除术中，周围的健康组织可能会受到热量的影响，这可能会影响患者的整体恢复过程。
止血能力
超声手术刀和电外科单元都具有止血能力，但其有效性和止血的方式有所不同。超声手术刀可以在切割组织时凝结小血管。当振动尖端切开组织时，热量同时会密封附近的小血管，从而减少了手术过程中的失血。这种同时切割和凝结的能力使其在保持清晰的手术领域非常有效，尤其是在连续血流可能掩盖外科医生观点的手术中。但是，它在处理大血管方面的有效性是有限的。
电外科单元还具有良好的止血特性。在凝结模式下，它可以密封各种大小的血管。通过施加较低的能量电流，热产生的剥离血管壁中的蛋白质导致它们凝结并关闭。 ESU通常用于在手术过程中控制出血，并且可以调整以处理不同的容器尺寸。对于较大的血管，可能需要更高的能量设置来确保适当的凝结。在某些复杂的手术中，例如有多个具有不同大小的血管的肝脏切除术，可以将ESU与其他止血技术结合使用，以实现有效的止血。
精度和适用性
超声波手术刀具有很高的精度，尤其是在精致的外科手术过程中。它的小振动尖端可以进行非常精确的切口和解剖。在微创手术（例如腹腔镜或内窥镜手术）中，可以通过小切口或天然孔口轻松地操纵超声波手术刀，从而为外科医生提供具有高度准确性的复杂操作的能力。它在要去除的组织非常接近重要结构的手术中特别有用，因为其热损伤和精确切割能力有限，有助于最大程度地减少对这些结构受伤的风险。
另一方面，电外科单元具有广泛的适用性。它可以用于多种外科专科，从较小的皮肤手术到大型开放性心脏手术。尽管在某些精致的过程中，它可能没有提供与超声手术刀相同的精度，但在不同的组织类型和手术方案方面的多功能性是一个重要的优势。在大规模的手术中，速度和处理不同组织厚度和容器尺寸的能力很重要，可以调整ESU以满足这些要求。例如，在骨科手术中，可以使用ESU迅速切开软组织并在去除受损组织或植入假肢期间凝结出血点。
优点和缺点
超声手术刀
· 优势：
· 流血减少：超声手术刀最重要的优势之一是它在切割时凝结小血管的能力。这导致手术过程中失血量大大减少。例如，在用于去除肝脏或胆囊中的小肿瘤的腹腔镜手术中，超声手术刀可以维持相对血液 - 游离手术领域，这对于外科医生清楚地可视化手术区域至关重要。
· 最小的组织创伤：超声手术刀的操作主要依赖于机械振动，与其他一些手术工具相比，对周围健康组织的损害较小。它造成的有限热损伤意味着相邻组织不太可能受到影响，从而促进更快的愈合并降低了术后手术并发症（例如感染或器官功能障碍）的风险。这对于涉及大脑，眼睛或神经等细腻器官的手术特别有益。
· 患者更快的恢复速度：由于失血减少和最小的组织创伤，用超声手术刀接受手术的患者通常会恢复时间较短。他们可能会减少疼痛，较少的后手术感染，并且可以更快地恢复正常活动。这不仅可以改善患者在恢复期间的生活质量，而且还降低了与住院时间更长相关的整体医疗保健费用。
· 缺点：
· 高设备成本：超声波手术刀系统相对昂贵。设备本身的成本以及其维护和校准要求，对于某些医疗机构，尤其是资源（资源有限的设置），可能是巨大的财务负担。这种高成本可能会限制超声波手术刀的广泛采用，从而影响患者获得这种先进的手术技术。
· 运行的高技能要求：操作超声波手术刀需要高水平的技能和训练。外科医生需要精通处理设备，以确保精确的切割和凝结，同时最大程度地减少对周围组织的损害。有效地学习使用超声波手术刀可能会花费大量时间和实践，而使用不当会导致次优的外科手术结果甚至手术错误。
· 对大血管的有限疗效：尽管超声手术刀有效地凝结了小血管，但其从大血管中控制出血的能力受到限制。如果需要在手术期间切割或结扎大血管，则可能需要其他方法，例如传统的结扎或使用电外科单位。这可以增加外科手术的复杂性和时间。
电外科单元
· 优势：
· 高速切割：电外科单元可以很快切开组织。在时间是关键因素的手术中，例如在紧急手术或大尺度组织切除术中，ESU的快速切割能力可能是一个主要优势。例如，在剖宫产部分，ESU可以迅速切开腹部组织以达到子宫，减少手术时间，并最大程度地减少母亲和婴儿的风险。
· 各种容器尺寸的有效止血：ESU在实现不同尺寸的血管止血方面非常有效。在凝血模式下，它们可以通过施加适当量的电能来密封小毛细血管以及较大的血管。这种多功能性使ESU成为手术中的有价值的工具，在该手术中，控制各种血管的出血至关重要，例如在肝脏手术或涉及高血管化肿瘤的手术中。
· 简单的设备设置：与其他一些高级手术设备相比，电外科单元的基本设置相对简单。它主要由发电机和电极组成，该发电机可以轻松地连接并针对不同的手术程序进行调整。这种简单性可以在手术室快速准备，减少设备设置浪费的时间，并使外科医生能够及时开始手术。
· 缺点：
· 明显的热损伤：如前所述，电外科单元在操作过程中会产生大量热量，尤其是在切割模式下。这种高温度热可对周围组织造成广泛的热损害，从而导致组织炭化，坏死以及对附近器官或结构的潜在损害。功率设置越大，应用时间越长，热损伤可能就越严重。
· 组织碳化的风险：ESU产生的强热会导致组织碳化，尤其是在高能环境下。碳化组织可能难以缝合或正确愈合，并且也可能增加后手术感染的风险。另外，碳化组织的存在可能会干扰切除组织的组织学检查，这对于准确的诊断和治疗计划很重要。
· 高运营商的技能要求：安全有效地操作电外科单元需要高水平的技能和经验。操作员需要能够准确地控制功率输出，为不同的组织类型和手术情况选择适当的模式（切割或凝结），并避免意外地对患者造成热损伤。 ESU的不正确使用会导致严重的并发症，例如过度出血，组织损伤甚至电烧伤。
手术中的应用
超声手术刀的常见手术场
1. 腹腔镜手术
·在腹腔镜程序中，超声波手术刀非常受青睐。例如，在腹腔镜胆囊切除术（去除胆囊）期间。可以通过小型腹腔镜端口插入超声波手术刀的小，精确的尖端。它可以有效地从周围的组织中剖析胆囊，同时最大程度地减少出血。在切割过程中，在切割过程中凝结小血管的能力至关重要 - 侵入性手术，因为它有助于对外科医生保持清晰的视野，后者借助摄像头和长轴的仪器进行操作。
·在腹腔镜结直肠手术中，超声手术刀可用于将结肠或直肠与相邻结构分开。它可以精确切穿肠系膜（将肠子附着在腹壁上的组织）并密封其中的小血管。这降低了失血的风险和对附近器官（例如膀胱或输尿管）的潜在损害的风险。
1. 胸手术
·在肺手术中，超声手术刀起着重要作用。进行肺叶切除术（去除肺叶）时，超声手术刀可用于剖析肺组织并密封该地区的小血管。超声手术刀的有限热损伤有利于保留其余肺组织的功能。例如，如果患者患有潜在的肺部疾病并且需要最大化肺部功能，则使用超声波手术刀可以帮助实现这一目标。
·在纵隔手术中，外科手术场通常与重要结构（如心脏，主要血管和气管）紧密相邻，超声波手术刀的精度和最小的热传播是非常有利的。它可用于小心地去除纵隔中的肿瘤或其他病变，而不会对周围的临界结构造成过多的损害。
1. 神经外科
·在脑肿瘤手术中，超声手术刀是一个有价值的工具。它可用于精确去除肿瘤组织，同时最大程度地减少对周围健康神经组织的损害。例如，在去除神经胶质瘤（一种类型的脑肿瘤）时，可以将超声手术刀调节到适当的功率设置，以通过气蚀和机械振动分解肿瘤细胞。产生的热量用于凝结肿瘤内的小血管，从而减少手术过程中的出血。这至关重要，因为对健康脑组织的任何损害都会导致明显的神经缺陷。
·在脊柱手术中，超声手术刀可用于剖析脊柱周围的软组织，例如肌肉和韧带，精确。进行椎间盘切除术（去除椎间盘突出）时，超声手术刀可用于仔细去除椎间盘材料，而不会对周围神经根或脊髓造成过多损害。
电外科单元的常见手术场
1. 一般手术
·在开放的腹部手术中，电外科单位被广泛使用。例如，在胃切除术（去除胃）或结肠切除术（去除一部分结肠）。 ESU可以快速切开厚厚的腹组织，然后切换到凝血模式以密封较大的血管。在结肠切除术中，可以使用ESU切开结肠，然后在切除边缘凝结血管以防止出血。
·在治疗疝的手术中，可以使用ESU从周围的组织中剖析疝囊并凝结任何出血点。它也可用于在疝修复程序期间在腹壁上创建切口，以放置网格。
1. 塑料和重建手术
·在诸如吸脂的过程中，电外科单元可用于凝结脂肪组织中的小血管。这有助于减少脂肪抽吸期间的失血。另外，在皮瓣手术中，ESU可用于切割皮肤和下面的组织以形成皮瓣，然后密封血管以确保皮瓣的生存能力。
·在面部塑料手术中，例如隆鼻术（鼻子工作）或翻新程序，ESU可用于进行切口和控制出血。调节电源设置的能力使外科医生能够使用ESU将鼻子或面部周围的细微切口以及凝结该地区的小血管。
1. 产科和妇科
·在剖宫产部分中，ESU可用于快速切穿腹壁层以达到子宫。分娩婴儿后，可以用来关闭子宫切口并凝结子宫和腹部组织中的任何出血点。
·在妇科手术（例如子宫切除术（去除子宫））中，ESU可用于切开子宫韧带并凝结血管。它也可以用于治疗子宫肌瘤或卵巢囊肿的手术中，可以在该手术中去除手术过程中的生长和控制出血。
结论
总之，超声手术刀和电外科手术单元是两个重要特征的重要手术仪器。超声波手术刀和电外科单位之间的选择取决于手术程序的特定要求，涉及的组织类型，血管的大小以及外科医生的经验和偏好。通过了解这两种工具之间的差异，外科医生可以做出更明智的决定，这可以导致更好的手术结果，减少患者创伤和康复时间的改善。随着手术技术的不断发展，超声手术刀和电外科单元也可能会进一步完善，从而为患者和外科医生带来更多好处。
