介紹
在現代手術領域，精度和安全至關重要。徹底改變外科手術程序的兩個關鍵工具是超聲手術刀和電外科單元（ESU）。這些儀器在各種手術專業中起著至關重要的作用，從一般手術到神經外科手術，使外科醫生能夠以更高的準確性和減少患者創傷進行手術。
超聲波手術刀，也稱為超聲手術抽吸機或CUSA（Cavitron超聲外科手術吸氣器），已成為許多手術室中的主食。它使用高頻率超聲振動來切割和凝結組織。這項技術可以進行更精確的切口，尤其是在最小化周圍組織損害的微妙區域至關重要的地方。例如，在神經外科手術中，當在大腦上操作時，超聲手術刀可以精確去除腫瘤組織，同時盡可能多地保留健康的神經組織。
另一方面，電外科單元（ESU）（ESU）（也稱為高頻率電外科發電機）是手術設置中的另一個廣泛使用的設備。它通過將電流傳遞到組織中，產生可以切割，凝結或乾燥組織的熱量。 ESU非常通用，可以在各種過程中使用，從較小的門診手術到復雜的開放性心臟手術。
了解這兩種手術器械之間的差異對於外科醫生，外科團隊和醫學生都至關重要。通過了解超聲手術刀和電外科單元的獨特功能，優勢和局限性，醫療專業人員可以對哪種工具最適合特定手術程序做出更明智的決定。這不僅提高了手術的有效性，還可以改善患者的結局。在以下各節中，我們將深入研究超聲波手術刀和電外科單元的工作原理，應用，優勢，缺點和安全考慮，從而在兩者之間進行了全面比較。
定義和基本概念
超聲手術刀
超聲手術刀是一種複雜的手術儀器，可利用高頻超聲波的功率，通常在20-60 kHz範圍內。這些超聲波在手術尖端內產生機械振動。當振動尖端與生物組織接觸時，它會導致細胞內的水分子迅速振動。這種強烈的振動導致一個稱為空化的過程，其中小氣泡形成並在組織內塌陷。振動尖端的空化和直接機械作用的機械應力打破了組織的分子鍵，有效地切開了組織。
同時，高頻率振動也會產生熱量，該熱量用於凝結切口附近的血管。這種凝結過程可密封血管，減少手術過程中的失血。例如，在甲狀腺手術中，超聲波手術刀可以精確地從周圍的組織中剖析甲狀腺，同時最大程度地減少出血。同時切割和凝結的能力使其成為手術中的有價值的工具，即保持清晰的手術場並減少失血至關重要。
電外科單元
電外科單元（ESU）以不同的原理運行，依靠高頻率交替電流。 ESU的典型頻率範圍在300 kHz和3 MHz之間。當電流通過電極通過患者的組織（例如手術鉛筆或專門的切割或凝結尖端）時，組織的電阻將電能轉化為熱量。
ESU有不同的操作模式。在切割模式下，高頻率電流在電極和組織之間產生高溫度弧，從而使組織蒸發，從而產生切割。在凝結模式下，應用較低的能量電流，導致組織中的蛋白質變性和凝結，從而密封小血管並停止出血。例如，在子宮切除術中，可以使用ESU切開子宮組織，然後切換到凝結模式以密封手術區域的血管，以防止過度失血。 ESU具有高度的用途，可用於多種外科專科，從去除皮膚病變的皮膚病到骨科骨質 - 骨骼周圍的軟組織解剖。
工作原則
超聲手術刀的工作方式
超聲手術刀的運行是基於超聲波傳播和機械熱影響生物組織的原理。
1。超聲波的產生
設備中的超聲發電機負責產生高頻率電信號。這些電信號通常具有20-60 kHz範圍的頻率。然後，發電機使用壓電傳感器將這些電信號轉換為機械振動。當將電場應用於它們時，壓電材料具有改變形狀的獨特屬性。在超聲波手術刀的情況下，壓電傳感器會響應高頻率電信號而迅速振動，從而產生超聲波。
2。能量傳導
然後將超聲波波沿波導傳輸，該波導通常是長長的金屬棒，向手術尖端傳播。波導旨在有效地將超聲波能量從發電機轉移到尖端，並以最小的能量損失。手術尖端是手術過程中與組織直接接觸的儀器的一部分。
3。組織相互作用 - 切割和凝結
當振動手術尖端接觸組織時，會發生幾個物理過程。首先，高頻率振動會導致組織細胞內的水分子劇烈振動。這種振動導致一種稱為空化的現象。空化是液體培養基中小氣泡的形成，生長和內爆（在這種情況下，是組織內的水）。這些氣泡的內爆會產生強烈的局部機械應力，從而破壞了組織中的分子鍵，從而有效地切穿了它。
同時，由於振動尖端和組織之間的摩擦，尖端的機械振動也會產生熱量。產生的熱量在50-100°C的範圍內。這種熱量用於凝結切割附近的血管。凝血過程將血管壁中的蛋白質貶低，導致它們粘在一起並密封血管，從而減少手術過程中的失血。例如，在用於去除肝臟中小腫瘤的腹腔鏡手術中，超聲波手術刀可以精確切穿肝組織，同時密封小血管，為外科醫生維持清晰的手術場。
電外科單元的工作方式
電外科單元（ESU）以使用高頻率交替電流在組織內產生熱量的原理運行，然後將其用於切割和凝結。
1。高頻交替當前一代
ESU包含電源和產生高頻率交流電流的發電機。該電流的頻率通常從300 kHz到3 MHz。使用此高頻率電流，而不是低頻率電流（例如在50-60 Hz處的家用電流），因為高頻率電流可以最大程度地減少心臟顫動的風險。在低頻率下，電流會干擾心臟中正常的電信號，可能導致生命 - 威脅性心律不齊。但是，高於300 kHz的高頻電流對心肌的影響較小，因為它們不會以相同的方式刺激神經和肌肉細胞。
2。組織相互作用 - 切割和凝結模式
· 切割模式：在切割模式下，高頻率電流通過一個小的，尖銳的傾斜電極（例如手術鉛筆）。當電極接近組織時，組織對電流的高電阻會導致電能轉化為熱量。產生的熱量極高，在電極和組織之間的弧線中達到高達1000°C的溫度。這種強烈的熱量使組織蒸發，從而產生切割。當電極沿組織移動時，進行連續切口。例如，在扁桃體切除術中，切割模式中的ESU可以通過蒸發組織來快速而精確地清除扁桃體。
· 凝結模式：在凝結模式下，應用較低的能量電流。產生的熱量足以使組織中的蛋白質變色，尤其是在血管中。當血管壁變性的蛋白質變性時，它們會形成凝結物，該凝結物密封血管並停止流血。 ESU有不同類型的凝血技術，例如單極和雙極凝結。在單極凝結中，電流從活性電極通過患者的身體傳遞到分散電極（放在患者皮膚上的大墊）。在雙極凝結中，活性電極和返回電極都在單鑷子中 - 像設備一樣。電流僅在鑷子的兩個尖端之間流動，這對於在小面積（例如微皮碎片或處理細膩的組織）中的精確凝結很有用。例如，在神經外科手術中，與ESU的雙極性凝結可用於密封大腦表面的小血管，而不會對周圍的神經組織造成過多的損害。
關鍵差異
能源
超聲手術刀和電外科單元之間的最根本差異在於它們的能源。超聲手術刀採用了高頻率機械振動的形式的超聲波能量。這些振動是通過通過壓電傳感器將電能轉換為機械能而產生的。超聲波的頻率通常為20-60 kHz。然後將這種機械能直接轉移到組織中，從而導致身體變化，例如氣蝕和機械破壞。
另一方面，電外科單元在電能上運行。它會產生高頻率交流電流，通常在300 kHz -3 MHz範圍內。電流通過組織，由於組織的電阻，電能將轉換為熱能。然後將這種熱量用於切割和凝結目的。不同的能源導致與組織相互作用的不同方式，進而影響手術結果和程序的安全性。例如，超聲手術刀中超聲波能量的機械性質可以在某些方面與組織之間的相互作用更加“柔和”，因為它不依賴於強烈的熱量產生，例如電外科手術單元。
組織相互作用
超聲手術刀通過機械振動和熱效應的結合與組織相互作用。當超聲手術刀的振動尖端接觸組織時，高頻率機械振動會導致組織細胞內的水分子劇烈振動。這導致了空化，在組織內形成小氣泡並塌陷，產生了機械應力，破壞了組織的分子鍵。另外，振動尖端和組織之間的機械摩擦會產生熱量，該熱量用於凝結小血管。組織主要受到機械力的破壞，而熱是有助於止血的次要作用。
相反，電外科單元主要通過熱效應與組織相互作用。通過組織對電流的抗性，高頻率電流通過組織會產生熱量。在切割模式下，熱量是如此強烈（在電極和組織之間的弧形中最多1000°C），以至於使組織蒸發，從而產生切割。在凝結模式下，施加較低的能量電流，並且產生的熱量（通常約為60-100°C）會導致組織中的蛋白質，尤其是在血管中，導致它們凝結並密封。 ESU與組織的相互作用更受熱感應的變化，與超聲手術刀相比，機械力最小。
熱損傷
兩種儀器之間的顯著差異之一是它們對周圍組織造成的熱損傷程度。超聲手術刀通常在操作過程中產生相對較低的熱量。產生的熱量主要用於凝結小血管，範圍為50-100°C。結果，對周圍組織的熱損害受到限制。其操作的機械性質意味著將組織被切割和凝結，並與較少的附帶熱損傷相結合，這在保留相鄰組織完整性至關重要的手術中尤其有益，例如在神經外科手術或顯微外科手術中。
相反，電外科單元會造成更廣泛的熱損傷。在切割模式下，不僅在切割部位，而且在相鄰區域，溫度極高（最大1000°C）會導致明顯的組織蒸發和燒焦。即使在凝血模式下，熱量也可以擴散到處理過的組織周圍的較大區域，可能會損害健康的細胞和結構。這種更大的熱損傷有時會導致更長的癒合時間，組織壞死的風險增加以及附近器官或組織功能的潛在損害。例如，在使用ESU的大尺度軟組織切除術中，周圍的健康組織可能會受到熱量的影響，這可能會影響患者的整體恢復過程。
止血能力
超聲手術刀和電外科單元都具有止血能力，但其有效性和止血的方式有所不同。超聲手術刀可以在切割組織時凝結小血管。當振動尖端切開組織時，熱量同時會密封附近的小血管，從而減少了手術過程中的失血。這種同時切割和凝結的能力使其在保持清晰的手術領域非常有效，尤其是在連續血流可能掩蓋外科醫生觀點的手術中。但是，它在處理大血管方面的有效性是有限的。
電外科單元還具有良好的止血特性。在凝結模式下，它可以密封各種大小的血管。通過施加較低的能量電流，熱產生的剝離血管壁中的蛋白質導致它們凝結並關閉。 ESU通常用於在手術過程中控制出血，並且可以調整以處理不同的容器尺寸。對於較大的血管，可能需要更高的能量設置來確保適當的凝結。在某些複雜的手術中，例如有多個具有不同大小的血管的肝臟切除術，可以將ESU與其他止血技術結合使用，以實現有效的止血。
精度和適用性
超聲波手術刀具有很高的精度，尤其是在精緻的外科手術過程中。它的小振動尖端可以進行非常精確的切口和解剖。在微創手術（例如腹腔鏡或內窺鏡手術）中，可以通過小切口或天然孔口輕鬆地操縱超聲波手術刀，從而為外科醫生提供具有高度準確性的複雜操作的能力。它在要去除的組織非常接近重要結構的手術中特別有用，因為其熱損傷和精確切割能力有限，有助於最大程度地減少對這些結構受傷的風險。
另一方面，電外科單元具有廣泛的適用性。它可以用於多種外科專科，從較小的皮膚手術到大型開放性心臟手術。儘管在某些精緻的過程中，它可能沒有提供與超聲手術刀相同的精度，但在不同的組織類型和手術方案方面的多功能性是一個重要的優勢。在大規模的手術中，速度和處理不同組織厚度和容器尺寸的能力很重要，可以調整ESU以滿足這些要求。例如，在骨科手術中，可以使用ESU迅速切開軟組織並在去除受損組織或植入假肢期間凝結出血點。
優點和缺點
超聲手術刀
· 優勢：
· 流血減少：超聲手術刀最重要的優勢之一是它在切割時凝結小血管的能力。這導致手術過程中失血量大大減少。例如，在用於去除肝臟或膽囊中的小腫瘤的腹腔鏡手術中，超聲手術刀可以維持相對血液 - 游離手術領域，這對於外科醫生清楚地可視化手術區域至關重要。
· 最小的組織創傷：超聲手術刀的操作主要依賴於機械振動，與其他一些手術工具相比，對周圍健康組織的損害較小。它造成的有限熱損傷意味著相鄰組織不太可能受到影響，從而促進更快的癒合並降低了術後手術並發症（例如感染或器官功能障礙）的風險。這對於涉及大腦，眼睛或神經等細膩器官的手術特別有益。
· 患者更快的恢復速度：由於失血減少和最小的組織創傷，用超聲手術刀接受手術的患者通常會恢復時間較短。他們可能會減少疼痛，較少的後手術感染，並且可以更快地恢復正常活動。這不僅可以改善患者在恢復期間的生活質量，而且還降低了與住院時間更長相關的整體醫療保健費用。
· 缺點：
· 高設備成本：超聲波手術刀系統相對昂貴。設備本身的成本以及其維護和校準要求，對於某些醫療機構，尤其是資源（資源有限的設置），可能是巨大的財務負擔。這種高成本可能會限制超聲波手術刀的廣泛採用，從而影響患者獲得這種先進的手術技術。
· 運行的高技能要求：操作超聲波手術刀需要高水平的技能和訓練。外科醫生需要精通處理設備，以確保精確的切割和凝結，同時最大程度地減少對周圍組織的損害。有效地學習使用超聲波手術刀可能會花費大量時間和實踐，而使用不當會導致次優的外科手術結果甚至手術錯誤。
· 對大血管的有限療效：儘管超聲手術刀有效地凝結了小血管，但其從大血管中控制出血的能力受到限制。如果需要在手術期間切割或結紮大血管，則可能需要其他方法，例如傳統的結紮或使用電外科單位。這可以增加外科手術的複雜性和時間。
電外科單元
· 優勢：
· 高速切割：電外科單元可以很快切開組織。在時間是關鍵因素的手術中，例如在緊急手術或大尺度組織切除術中，ESU的快速切割能力可能是一個主要優勢。例如，在剖宮產部分，ESU可以迅速切開腹部組織以達到子宮，減少手術時間，並最大程度地減少母親和嬰兒的風險。
· 各種容器尺寸的有效止血：ESU在實現不同尺寸的血管止血方面非常有效。在凝血模式下，它們可以通過施加適當量的電能來密封小毛細血管以及較大的血管。這種多功能性使ESU成為手術中的有價值的工具，在該手術中，控制各种血管的出血至關重要，例如在肝臟手術或涉及高血管化腫瘤的手術中。
· 簡單的設備設置：與其他一些高級手術設備相比，電外科單元的基本設置相對簡單。它主要由發電機和電極組成，該發電機可以輕鬆地連接並針對不同的手術程序進行調整。這種簡單性可以在手術室快速準備，減少設備設置浪費的時間，並使外科醫生能夠及時開始手術。
· 缺點：
· 明顯的熱損傷：如前所述，電外科單元在操作過程中會產生大量熱量，尤其是在切割模式下。這種高溫度熱可對周圍組織造成廣泛的熱損害，從而導致組織炭化，壞死以及對附近器官或結構的潛在損害。功率設置越大，應用時間越長，熱損傷可能就越嚴重。
· 組織碳化的風險：ESU產生的強熱會導致組織碳化，尤其是在高能環境下。碳化組織可能難以縫合或正確癒合，並且也可能增加後手術感染的風險。另外，碳化組織的存在可能會干擾切除組織的組織學檢查，這對於準確的診斷和治療計劃很重要。
· 高運營商的技能要求：安全有效地操作電外科單元需要高水平的技能和經驗。操作員需要能夠準確地控制功率輸出，為不同的組織類型和手術情況選擇適當的模式（切割或凝結），並避免意外地對患者造成熱損傷。 ESU的不正確使用會導致嚴重的並發症，例如過度出血，組織損傷甚至電燒傷。
手術中的應用
超聲手術刀的常見手術場
1. 腹腔鏡手術
·在腹腔鏡程序中，超聲波手術刀非常受青睞。例如，在腹腔鏡膽囊切除術（去除膽囊）期間。可以通過小型腹腔鏡端口插入超聲波手術刀的小，精確的尖端。它可以有效地從周圍的組織中剖析膽囊，同時最大程度地減少出血。在切割過程中，在切割過程中凝結小血管的能力至關重要 - 侵入性手術，因為它有助於對外科醫生保持清晰的視野，後者藉助攝像頭和長軸的儀器進行操作。
·在腹腔鏡結直腸手術中，超聲手術刀可用於將結腸或直腸與相鄰結構分開。它可以精確切穿腸系膜（將腸子附著在腹壁上的組織）並密封其中的小血管。這降低了失血的風險和對附近器官（例如膀胱或輸尿管）的潛在損害的風險。
1. 胸手術
·在肺手術中，超聲手術刀起著重要作用。進行肺葉切除術（去除肺葉）時，超聲手術刀可用於剖析肺組織並密封該地區的小血管。超聲手術刀的有限熱損傷有利於保留其餘肺組織的功能。例如，如果患者患有潛在的肺部疾病並且需要最大化肺部功能，則使用超聲波手術刀可以幫助實現這一目標。
·在縱隔手術中，外科手術場通常與重要結構（如心臟，主要血管和氣管）緊密相鄰，超聲波手術刀的精度和最小的熱傳播是非常有利的。它可用於小心地去除縱隔中的腫瘤或其他病變，而不會對周圍的臨界結構造成過多的損害。
1. 神經外科
·在腦腫瘤手術中，超聲手術刀是一個有價值的工具。它可用於精確去除腫瘤組織，同時最大程度地減少對周圍健康神經組織的損害。例如，在去除神經膠質瘤（一種類型的腦腫瘤）時，可以將超聲手術刀調節到適當的功率設置，以通過氣蝕和機械振動分解腫瘤細胞。產生的熱量用於凝結腫瘤內的小血管，從而減少手術過程中的出血。這至關重要，因為對健康腦組織的任何損害都會導致明顯的神經缺陷。
·在脊柱手術中，超聲手術刀可用於剖析脊柱周圍的軟組織，例如肌肉和韌帶，精確。進行椎間盤切除術（去除椎間盤突出）時，超聲手術刀可用於仔細去除椎間盤材料，而不會對周圍神經根或脊髓造成過多損害。
電外科單元的常見手術場
1. 一般手術
·在開放的腹部手術中，電外科單位被廣泛使用。例如，在胃切除術（去除胃）或結腸切除術（去除一部分結腸）。 ESU可以快速切開厚厚的腹組織，然後切換到凝血模式以密封較大的血管。在結腸切除術中，可以使用ESU切開結腸，然後在切除邊緣凝結血管以防止出血。
·在治療疝的手術中，可以使用ESU從周圍的組織中剖析疝囊並凝結任何出血點。它也可用於在疝修復程序期間在腹壁上創建切口，以放置網格。
1. 塑料和重建手術
·在諸如吸脂的過程中，電外科單元可用於凝結脂肪組織中的小血管。這有助於減少脂肪抽吸期間的失血。另外，在皮瓣手術中，ESU可用於切割皮膚和下面的組織以形成皮瓣，然後密封血管以確保皮瓣的生存能力。
·在面部塑料手術中，例如隆鼻術（鼻子工作）或翻新程序，ESU可用於進行切口和控制出血。調節電源設置的能力使外科醫生能夠使用ESU將鼻子或面部周圍的細微切口以及凝結該地區的小血管。
1. 產科和婦科
·在剖宮產部分中，ESU可用於快速切穿腹壁層以達到子宮。分娩嬰兒後，可以用來關閉子宮切口並凝結子宮和腹部組織中的任何出血點。
·在婦科手術（例如子宮切除術（去除子宮））中，ESU可用於切開子宮韌帶並凝結血管。它也可以用於治療子宮肌瘤或卵巢囊腫的手術中，可以在該手術中去除手術過程中的生長和控制出血。
結論
總之，超聲手術刀和電外科手術單元是兩個重要特徵的重要手術儀器。超聲波手術刀和電外科單位之間的選擇取決於手術程序的特定要求，涉及的組織類型，血管的大小以及外科醫生的經驗和偏好。通過了解這兩種工具之間的差異，外科醫生可以做出更明智的決定，這可以導致更好的手術結果，減少患者創傷和康復時間的改善。隨著手術技術的不斷發展，超聲手術刀和電外科單元也可能會進一步完善，從而為患者和外科醫生帶來更多好處。
