电学基础知识和电刀使用技巧

电学基础知识和电刀使用技巧

 作者 朱大江

电学基础知识 

电压就是指电路中某点相对于参考点的电位差。形象地说，电压就好比自来水管中的水压，水塔的水位高于水龙头的水位，它们之间的水位差即为水压。有了水压，自来水才能从水龙头里流出来。同样道理，有了电压，电荷就能定向移动产生电流。

电荷的定向移动形成电流。电流的作用是将电能转化为其它能量。如电灯可将电能转化为光能、热能；电机可将电能转化为机械能和热能等。I=V/R  电流=电压除以电阻。电流的大小与电压呈正比，与电阻呈反比(电阻越大电流越小：电刀刀尖粘了很多碳化组织、电刀的侧面而不是刀尖接触组织、夹住大块组织电凝等都会增大电阻，从而减小电流导致电刀的功率下降)。电压越高产生的电流越大。电子流动中就不可避免的发生碰撞，引起动能、动量的传递。电流通过电阻就会有能量损失，根据能量守恒定律，这部分损失的能量一定会以其他能量（发光、发热、机械运动等）的形式释放出来。Q=I²Rt  电热效应主要与电流、电阻、时间有关。电流发热多少与电流的平方成正比、与电阻的大小成正比，与时间的长短成正比。电流越大电能转化为其它能量就会越多。

知道这些电学基础知识对手术电刀应用有什么意义呢？除了通过条件机器的参数外，手术医生可以通过电刀的点线面与组织的关系（接触或接近）改变电流的大小，放大或减少电刀的切凝功率，提高电刀的使用效率。使手术做得干净流畅。

高频电流的特点

   1、对神经肌肉无兴奋作用：通常的市电频率较低，组织接触后会产生肌肉的强烈收缩，人体不能耐受（关于市电接触肌肉强烈收缩可以参考影视剧的审讯地下党镜头）。电流对机体的刺激兴奋作用随着频率升高而减弱，当频率大于100kHz时，正弦交流电每个周期时间小于0.01 ms，刺激时间达不到兴奋神经和肌肉的阈值（0.03～1ms），电流对机体的刺激性迅速减弱，当频率大于500 kHz时，已完全无神经兴奋作用，无论刺激多少个周期，均不能兴奋神经肌肉。频率越高，人体能耐受的电流就越大。

  2、产热明显：电流通过物体产热主要取决于焦耳-楞次定律。Q＝0.24I²Rt式中，Q为热量（卡），0.24为焦耳转换成卡的常数，I为电流强度，R为导电体电阻，t为时间。式中与产热关系最大的是电流I，Q与I²成正比。当高频电流频率上升时，容抗（Xc）急剧下降，组织电阻可降至数百或数十个欧姆，通过组织的电流急剧增加，因而产热明显。特别是在高频电刀设备上，由于工作电极（针尖，刀尖）与组织接触面积很小，电流密度很高，触点处产生的高温可达到使组织瞬间碳化或气化的水平。

   3、治疗时电极可以离开皮肤：从物理学可知，人体电阻由阻抗、容抗、感抗组成。容抗是人体电阻的最大构成部分。容抗的大小与通过人体的电流的频率有密切关系，频率越高，电容的容抗越小，高频电流能很容易地通过容抗只有几个欧姆的由电极、空气和组织三者构成的电容。

  4、无电解作用：在高频电场中，由于电场方向迅速变换，处于电场中的电解质离子不能定向移动，而只能在其原位振动。所以，高频电场中只有位移电流，而无传导电流，无电解作用。

单极高频电刀的工作原理

  高频电刀的工作原理是将市电220 V、50 Hz的低压低频电流通过高频电流发生器将其转变为高压高频电流，电压高于1 kV，频率在0.3-5 MHz。利用高频交流电通过高阻抗生物组织时产生的热效应进行切割和止血。

高频电刀输出的电流分为电切电流和电凝电流，电切电流为高电流低电压的连续正弦波，此种电流可使组织温度瞬间升高，达到100-200 ℃，使细胞内的水分沸腾汽化，导致细胞破碎，组织被切开，分裂成一个不出血的、窄而平坦的、深几毫米的切口，而且还可以使血管中的血液凝固到一定的深度，代替结扎，完成切口止血工作。而电凝电流为高电压低电流的间断正弦波，由于在单位时间内流经组织的能量较少，因此其使组织的温度升高控制在100 ℃以内，这个温度使细胞内的水分蒸发蛋白质变性，组织变干变硬，达到止血的目的。

温度和组织损伤的关系（温度越低需要的时间越长）

有些电刀上还有"混切"模式，这时高频电刀输出一种介于"电切"和"电凝"之间的混合波形，高频电流对人体组织的热效应也介于"电切"和"电凝"之间。

 影响高频电刀手术效果的几个因素

 高频电流的波形 、能量设置 、刀尖的形状 、作用时间 、操作手法 、组织类型 、有无杂质，清洁程度对高频电刀切凝的效果会产生影响：

1、电刀刀尖的尺寸: 电极的尺寸越小，输出电流的集中程度就越高，因此在相同条件下的切和凝效果就越显著。甚至在减小功率的情况下效果也很不错。

2、时间: 在任何设置下，作用时间越长，产生的热量越多，因此切和凝的效果也越显著。

3、电刀使用的手法: 这可以决定其效果是切还是凝。手术师可以通过是让刀尖接近组织还是直接与组织接触来实现切和凝的转换。

4、组织类型: 当组织的阻值不同时其热效应也各不相同。

5、刀尖的洁净度: 当刀尖干净时，其阻值较小，热效应也好。而当刀尖上有污物时，阻值增大，热效应也相对减弱。

6、高频电刀头的点线面：手术医生可以通过电刀的点线面与组织的关系（接触或接近）改变电流的大小，放大或减少电刀的切凝功率，提高电刀的使用效率。当用刀尖接近组织时，电流密度最大，电刀的能量最接近机器预设功率。当用电刀的表面完全接触组织时，电刀与组织的接触面最大，电流分散变小，切和凝的功率降低。

高频电刀使用技巧（医生篇）

 1、电刀使用中，电能等级调节至关重要，电能等级是依据各种不同外科手术、医生技巧及电刀头之不同而定。各个仪器或者同一电刀的不同状态实际能量输出有变化，使用前要细读说明书。电能等级调整原则：调到能完成操作的最小功率，避免局部焦痂形成。

2、电刀的原理是间断放电造成的高频电火花切开和凝固组织，所以不能将电刀当成普通的锐性手术刀切割组织。让电刀和组织保持很小的距离（接近组织而不是接触组织），产生均匀的小火花即可。不能把电刀用力压到组织上使用。关于电刀与组织的距离有两种通俗易懂的形容：电刀切开组织要像切开5层纸一样，从表面开始切，切开第1层再切第2层，切开第层再去切第3层，而不是从侧面开始5层一起切。另外一种形容就像女同志画眉毛一样，力度的把握在要将眉毛画黑而不能将眉毛下面的皮肤画黑。具体到每个人还要反复体会。

3、电刀的游走速度控制适当，太慢增加组织烧伤。太快达不到组织干燥凝固止血目的。大多数医生使用电刀的现状是移动速度太快，太慢的少见。

4、组织的牵拉非常重要。一定要将局部组织上提一定角度，让需要切割的组织局部保持一定的张力和间隙。电刀走在间隙内，这样解剖层次清晰切开容易。常见的电刀切不动组织的情况不是电刀功率不够，是组织的牵拉张力不够。

5、电刀使用时，在作用电极与组织接近感觉力度和位置适合后才能打开开关接通高频电流，提前或滞后都会影响操作的准确性和稳定性。不要在接通电极的情况下找切割点，容易误伤周围组织。

6、电刀应持续平缓匀速在组织表面移动。电刀的启停和点向组织不能过于频繁（常见的情况是电刀刀尖像鸡啄米似点击组织），频繁点击产生的电火花含有一定低频成分，可能引起肌肉痉挛。

7、电刀相当于锐性切割，热力损伤侧向范围小但纵向深度深（具体深度随电刀功率设置不同而不同，术中感知体会），组织切割速度快，止血功能较差，掌握不好易造成沿刀尖纵向的副损伤，重要脏器和血管神经周围慎用，不要将电刀刀尖正对重要的神经血管和脏器。

8、电凝热力横向损伤带宽（具体电凝热力宽度随电刀功率设置不同而不同，与在组织某点的停留时间也有很大关系，术中感知体会），切割速度慢，止血功能好，可应用此项特性寻找解剖层面。很多医生使用电凝来代替电切，结合既往手术电刀使用情况，在手术开始几分钟内根据手术创面的切开止血情况反馈调整好功率，手术到重要组织器官时适当调低功率，保证手术安全。在电凝状态下切割组织，会对局部组织造成比较大的热损伤，在组织局部的停留时间不易过久。

9、皮肤切口应以传统锐性手术刀切开，直达真皮全层或脂肪全层。此两层有较丰富的血供，但血管口径较细，出血可用低电能的凝固止血，用镊子夹住出血点，电刀头接触镊子，点击镊子止血。这样可以避免电刀直接切割真皮全层的术后瘢痕过大和高能切割脂肪造成的脂肪细胞液化，同时也可减少结扎止血皮下线结影响切口愈合。

10、应注意在神经干附近应避免用电刀，以防电刀的热力辐射作用造成神经干的损伤。

11、大血管的分支和周围电凝止血慎用，以防热力传导引起血栓。

12、止血时重要的是判断出血点的位置，及出血血管的走行，可以在出血血管的近端止血。对于可直视到的明确的细小血管应于切割点两侧电凝烧灼后中间断开，此点常范的错误是用刀尖对着血管电凝，常常将还没凝固止血的血管切断引起出血，正确的做法是用电刀的面靠近血管电凝，待血管凝固后切开。对于细小出血可将出血点用镊子夹起电凝止血。较大口径的血管(0.3 cm以上)应结扎。

13、巧用电刀头的解剖分离方式，电刀头扁平，尖部圆钝没有刃口还有较好的柔韧度，用它对组织进行适度的钝性分离结合电切电凝，可以减少术中频繁换器械。

14、深部组织的电刀使用，在使用电刀解剖深部组织时（胸科手术经常遇到），有时需要改用加长电刀头，如遇既深在又是操作死角的地方可以用止血钳适度折弯电刀头部以利于完成操作。

15、正像在电学基础知识里描述的那样，电刀接触组织的面增大会减小电流，同理我们可以用电切波形进行电凝。即只要将刀尖侧方（线）侧面（面）与组织直接接触就会产生电凝效果。

16、电凝的一些变通方式：可以采用止血钳、镊子钳夹组织而后电刀接触钳柄、细头的金属吸引器头接触创面然后接触电刀进行电凝。进行这些变通方式的电凝时，除了尖端接触组织外，器械其他部位不得接触组织，以免烫伤非止血部位。

17、浅部组织止血：由于浅部组织有脂肪、肌肉，一旦有小的出血点，血管会自然回缩，如果使用电刀的电凝功能直接止血，会导致出血点周围的脂肪和肌肉组织均被烧灼坏死，导致术后伤口脂肪液化，影响愈合。可以使用齿镊夹住出血点，以电切功能点击齿镊，即可起到既不烧灼大范围的脂肪和肌肉又能止血的作用。

18、深部组织止血：深部出血点隐蔽，万不可直接使用电刀直接电凝，否则可能会导致重要血管或神经的损伤。此时可使用长尖镊夹住出血点，以电切功能点击齿镊，由于尖镊夹持组织少，即可起到既不损伤重要组织器官又能止血的作用。

19、使用血管钳钳夹出血点再用电刀电凝止血时，不要完全扣紧血管钳，因为血管钳钳夹完全扣紧后，被钳夹组织脱水，血管钳尖与被钳夹组织间无间隙，无法产生电火花，所产生的电火花是血管钳和未被钳夹的组织间产生的，这样会导致血管钳尖周围组织被烧灼并与血管钳粘连，移去血管钳时导致被烧灼的组织撕脱，止血失败。

20、接触的组织务必相对干燥，否则会导致电流热量分散不能有效的切割电凝组织而造成不必要的热辐射损伤。这点在有习惯在手术部位注射肾上腺素盐水止血的医生注意。

21、电刀使用中在加量肌松药后仍然出现肌肉痉挛，要检查如下：①电刀电缆是否接触不良，有低频电流产生。②肌松药物使用是否正确，非去极化肌松药阻滞了神经肌肉接头，使得电刺激神经不能使其支配的肌肉产生收缩。但不能阻滞对肌细胞的直接刺激，电刀刀头直接接触肌肉表面刺激肌肉仍可以使肌细胞去极化，从而产生动作电位，引起兴奋-收缩藕联。去极化肌松药使神经肌肉接头的突触后膜去极化了，再刺激肌肉不能使肌细胞继续去极化，也就不能产生动作电位，因此也不会出现肌颤了。

22、皮下脂肪肥厚的患者尽量少用电刀。会增加皮下脂肪因热损伤而导致术后脂肪液化、皮下积液。减少电刀对脂肪层的切割是防止脂肪液化的最好办法。

23、对于一些肌肉丰富的地方，如要切断肌肉，使用电凝来切出血会减少，原因是电凝不会切的太快，而且电流小，有充分的时间使肌肉“炭化”止血。

24、不要试图切开取下的标本，由于没有形成回路，是没反应的，如有反应，那就是术者自身，这时术者将被电击！

25、手术前应排除病人机体孔洞（如直肠、膀胱、阴道等）中可能存在的可燃性气体或液体，尤其是酒清。这是因为电刀手术中会产生火花、弧光，易燃易爆物遇火花、弧光会发生燃烧或爆炸。酒精燃烧后的火苗看不见，危害性更大。

26、手术中冲洗手术腔的生理盐水等流出，弄湿病人身下所垫的床单时，高频电流就可通过它接地，产生热量，烧伤皮肤。因此，在手术过程中应防止冲洗的生理盐水溢出体外。

高频电刀功率设置参考

电能设定一般分为3个档次：

1、低电能：用于细小出血的电凝止血，粘连的分离，中小血管的解剖分离，小儿手术。

2、中电能：较大出血的电凝止血，腹腔内脏器，组织的切割，游离。

3、高电能：肝脏组织的切割，癌细胞切除，如乳癌根治术。

再次强调：要仔细阅读说明书，在说明书推荐功率最低位开始设定，慢慢调节到合适功率。我们在实际使用中设定的功率和说明书推荐的功率有出入。可以从说明书推荐的功率以5W为1挡低1-2档次开始上调。

典型功率设定值

     以威力Force EZTM-8C为例，每次开机后，高频电刀会默认最近使用过的模式和功率设定值，使用高频电刀进行切割时，如果不知道正确的功率设定值，应将电刀调到极低的设定值，然后小心增加其功率，直到能达到期望的效果。

1、低功率：

切割、凝血＜30瓦

•  皮肤科手术

•  腹腔镜绝育手术（双极和单极）

•  神经外科手术（双极和单极）

•  口腔手术

•  整形手术

•  息肉切除手术

•  输精管切除手术

2、中功率：

切割：30-60瓦  凝血30-70瓦

•  普通外科手术

•  头部及颈部手术（ENT）

•  剖腹手术

•  矫形外科手术（大手术）

•  胸外科手术（常规手术）

•  血管手术（大手术）

3、高功率：

切割＞60瓦  凝血＞70瓦

•  癌烧蚀手术、乳房切除手术等（切割：60-120瓦；凝血：70-120瓦，这是抄说明书的，我们实际使用参数看本节第4点）

•  胸廓切开术（高强电灼，70-120瓦）

•  经尿道切除术（切割：100-170瓦；凝血：70-120瓦，与所用切除环的厚度及技术有关）

4、我在乳腺手术中常用的电刀功率设置

电切 PURE     35

电凝 FULGURATE 35

爱尔博电外科设备的参数设置

爱尔博电外科设备在电切，电凝方面的的参数设置包含两个参数，分别是效果（Effect）和最大功率(max.Watts)。效果通过调节电压实现电切、电凝大小的调节，数值越大，切割和止血的效果就越强烈；最大功率是输出功率的上限值，数值越大，输出的功率的范围就越大。我在乳腺开放手术中常用的电刀功率设置：

无血切割，效果4，功率80-100w

强力电凝，效果2，功率60-80w