焦龍，胡海（同濟大學附屬東方醫(yī)院　肝膽外科，上?！?00120）

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高頻電刀對黏膜損傷的影響研究進展

焦龍，胡海
（同濟大學附屬東方醫(yī)院肝膽外科，上海200120）

[摘 要]電外科手術(shù)是外科手術(shù)中的一個基本部分，幾乎所有的外科醫(yī)生做手術(shù)都會用到電外科設(shè)備。所有電外科設(shè)備中高頻電刀的應用最廣，它是通過有效電極尖端產(chǎn)生的高頻高壓電流與肌體接觸時對組織進行加熱，從而達到對肌體組織的分離和凝固，實現(xiàn)切割和止血的目的。高頻電刀因其手術(shù)效率和成功系數(shù)高而逐漸被應用于各種常規(guī)手術(shù)，尤其是在一些黏膜或黏膜下手術(shù)。黏膜因為其組織特殊性，在使用高頻電刀進行手術(shù)操作時極易造成周圍組織的損傷。本篇綜述主要從高頻電刀的發(fā)展歷程、臨床應用，高頻電刀對黏膜損傷的影響和總結(jié)四個方面來闡述高頻電刀對黏膜損傷的影響。

[關(guān)鍵詞]高頻電刀；黏膜損傷

隨著醫(yī)療器械的不斷進步與發(fā)展，高頻電刀在手術(shù)中的優(yōu)勢愈加明顯，它可加快手術(shù)進程、減輕醫(yī)護人員勞動強度，減少或避免手術(shù)出血、減輕患者痛苦等?，F(xiàn)在它不僅廣泛應用于普外、胸外、腦外、婦科、泌尿科、五官科、整形外科等手術(shù)中，也應用于各種內(nèi)窺鏡手術(shù)。由于高頻電刀在使用中會有高密度電流通過組織，如果操作不當會對組織造成灼傷。內(nèi)鏡手術(shù)中的許多病變位于組織黏膜層或黏膜下層，高頻電刀在手術(shù)操作中會對組織黏膜造成一定損傷。通過綜合分析高頻電刀對黏膜損傷的影響，旨在提高高頻電刀手術(shù)的安全性。

1 高頻電刀的發(fā)展歷程

早在史前我們的祖先就用加熱的石頭來為創(chuàng)口止血，到公元六世紀時人們才開始意識到連續(xù)加熱使組織溫度升高的方法可以應用到醫(yī)療中，18世紀隨著科技的發(fā)展電學被引入醫(yī)學。Goldwyn將現(xiàn)代電外科技術(shù)的發(fā)展描述為三個時期[1]，第一個時期是從人類開始使用靜電開始，第二個時期被稱作電生理時期，從Luigi Galvani 1786年偶然發(fā)現(xiàn)摩擦金屬桿產(chǎn)生的電流會通過導線使蛙腿部肌肉收縮開始。第三個時期要追溯到1831年，英國人Faraday和美國人Henry分別發(fā)現(xiàn)移動磁極可以使導線中產(chǎn)生電流。1881年Morton發(fā)現(xiàn)可將頻率超過100 kHz的振蕩電流作用于人體而不會產(chǎn)生疼痛、痙攣和灼傷。1900年法國巴黎醫(yī)生Joseph Rivere利用電流治療失眠癥患者時發(fā)現(xiàn)電極產(chǎn)生的電弧火花可以使皮膚凝固。受到這一現(xiàn)象啟發(fā)，他利用電弧電流為一名手部潰瘍的患者進行了治療，這被認為是電學在外科中的首次應用。之后的十年里，利用電流治療損傷的皮膚、口腔、膀胱和利用電凝治療血管腫瘤成為了一件很常見的事情[2]。1910年William Clark改進了電裝置，通過電發(fā)生器升高電流降低電壓，由此產(chǎn)生了一種更熱，能在更短時間內(nèi)作用到更深層組織的電火花。1914年他使用“dessication”這一術(shù)語來描述組織破壞、脫水和接近炭化時的表現(xiàn)。他成為了第一個使用電裝置來切除皮膚、頭、頸、胸和子宮頸部惡性腫瘤的美國人。Goldwyn[1]在前人的基礎(chǔ)上發(fā)明了一種可以通過“切割圈”產(chǎn)生高頻電流的透熱裝置，這個裝置是最早的單極電刀，可以用來電切、電凝和干燥組織。1926年10月1日Harvey Cushing在波士頓用這項新方法為一例64歲血管瘤患者成功切除了腫瘤[3]。此后的幾年，Cushing又使用這些電外科裝置做了許多復雜的手術(shù)[3-4]。1940年休斯頓教會醫(yī)院神經(jīng)外科主任James Greenwood開始倡導使用雙極電灼并隨后發(fā)明了雙極電凝術(shù)[5]。Leonard Malis對雙極電凝術(shù)做了改進，1955年他在紐約接受神經(jīng)外科培訓并在耶魯大學完成了生理學的研究，隨后他把雙極電凝改造成了今天我們所見到的模樣[6]。到20世紀末期高頻電刀得到快速發(fā)展，在當今臨床手術(shù)室的應用也變得越來越廣泛。

2 高頻電刀的臨床應用

高頻電刀較早應用于神經(jīng)外科[4]，直到1987年P(guān)hillipe Mouret在法國開展了首例腹腔鏡膽囊切除手術(shù)后[7]，腔鏡技術(shù)得到迅速推廣，高頻電刀在手術(shù)中的優(yōu)勢也逐漸凸顯。高頻電刀在各個科室的應用越廣泛，其安全性就越來越受到關(guān)注，保證高頻電刀的安全性需要合適的功率和作用時間，而這與電刀的型號、手術(shù)部位和手術(shù)方式有關(guān)。電流發(fā)生器的功率應該和組織特點要能夠良好適應，以滿足手術(shù)中能夠更靈活使用附加裝置的需要。Geavlete等報道利用雙極裝置（Olympus，Germany）經(jīng)尿道前列腺電切術(shù)中，針對纖維組織可將電切功率調(diào)至320 W，針對良性前列腺肥大組織可將電切功率設(shè)置為280～290 W，針對殘余的前列腺包膜可設(shè)置電切功率為240 W，電凝時功率可設(shè)置為120～140 W[8]。日本學者Wang等報道高頻電刀的功率設(shè)置要考慮到電刀的型號，患者的情況和損傷程度，使用ESG-100（Olympus America）電刀行黏膜下息肉切除術(shù)電凝的功率在50 W左右，電切的功率40 W左右[9]。也有學者報道使用GSF（XDP2618DT；Fujifilm Corporation，Japan）進行黏膜下電凝的功率為70 W，使用ICC 200（Erbe，Germany）進行黏膜下電切時功率為120 W[10]。Hainer的一項研究顯示，治療淺表皮膚病灶電刀功率常設(shè)定在10～20 W，獲得需要的輸出功率應從較低功率開始慢慢增加。功率設(shè)定與很多因素有關(guān)，作用部位越靠近電極，接觸面積越小所需的功率就越小?？傮w來講，針對同一部位電凝需要的功率比電切要大[11]。Wang等的研究顯示高頻電刀的設(shè)置跟電流密度、接觸時間、電極和組織導電性有關(guān)，電切功率設(shè)置在50～80 W是比較安全有效的[12]。

3 高頻電刀對黏膜損傷的影響

3.1高頻電刀對黏膜的損傷機制

高頻電刀是用電流的“集膚效應”研制而成，它是通過有效電極尖端產(chǎn)生的高頻高壓電流與肌體接觸時對組織進行加熱，從而達到對肌體組織的分離和凝固，實現(xiàn)切割和止血的目的。當高頻電刀作用于人體組織時，刀頭處高密度電流產(chǎn)生的高能電火花，將表面組織快速汽化，使組織成分汽化或爆裂。由于高頻電流每一震蕩的電脈沖時間極短，離子很難引起遷移，僅僅在富有粘滯性的體液中振動，因摩擦生熱[13]，黏膜組織在這種熱效應下極易發(fā)生凝固汽化損傷。

3.2高頻電刀對黏膜損傷的表現(xiàn)

3.2.1早期表現(xiàn)：很多學者在高頻電刀發(fā)展中做過許多探索性的動物實驗，Gostout等利用家豬復制結(jié)直腸黏膜下息肉模型，他采用乙狀結(jié)腸鏡（Olympus CF100S；Olympus America）和黏膜下切除術(shù)（Olympus ESG 100；Olympus America）結(jié)合的方法來成功的切除了黏膜下息肉。他在這項動物實驗中使用的電凝功率為20 W，電切功率為120 W[14]。Nanduri等利用實驗豬來比較電刀（Electrocautery Pencil，ConMed，Utica）和超聲刀（HK105，Ethicon Endo-Surgery，Cincinnati）對傷口損傷愈合的反應。在基因轉(zhuǎn)錄方面觀察到黏膜損傷愈合首先表現(xiàn)出炎癥反應，先是大量中性粒細胞聚集，接著出現(xiàn)巨噬細胞，但是蛋白檢測顯示炎癥和凝血會同時出現(xiàn)在愈合過程中。電灼傷口造成的反應要強于超聲刀。使用電刀會表現(xiàn)出更嚴重的炎癥反應，例如纖維素滲出和肉芽組織形成；但是使用電刀造成的組織變性和壞死要輕于超聲刀[15]。Salameh等利用小型豬食管黏膜動物實驗顯示：當電凝（PSD.10；Olympus Optical Co.，Ltd，Japan）功率固定時（5 W），隨著電凝時間的增加（5～30 s），食管黏膜產(chǎn)生的皺褶改變與電凝裝置的形狀類似；當電凝時間固定（20 s），高頻電刀的輸出功率從15 W升高到60 W時，動物的黏膜組織會經(jīng)歷從空泡形成，固縮，黏膜全層及周圍組織破壞，基質(zhì)膠原纖維變性、滲出，中性粒細胞聚集，黏膜下肌層變薄，糖原消失等一系列組織學變化。對黏膜的損傷依次為黏膜、黏膜下、淺肌層、深肌層、全層。最后發(fā)現(xiàn)電凝裝置（PSD.10；Olympus Optical Co.，Ltd，Japan）電凝功率設(shè)置在30～45 W，電凝時間在20 s之內(nèi)時能夠有效的達到電凝目的而不引起組織黏膜損傷[16]。日本學者Akiko Chino等利用家豬（Dai-Yorkshire and Landrace hybrid）結(jié)腸模型實驗顯示電刀（PSD-20，Olympus）在電凝檔產(chǎn)生的組織損傷要比電切和凝切檔大。組織損傷與兩個因素有關(guān)：峰電功率和通過組織的電流量。當功率固定時，電凝檔的峰電功率是凝切檔的5倍，是電切檔的10倍，高頻電刀的電凝檔能對組織造成更廣泛的損傷[17]。

3.2.2晚期表現(xiàn)：高頻電刀應用于手術(shù)的頻率范圍是300～1 000 kHz[18]，過高的頻率雖然能使患者避免發(fā)生心肌纖顫，但是也產(chǎn)生了很多并發(fā)癥。內(nèi)鏡下黏膜切除術(shù)（EMR）和內(nèi)鏡黏膜下切除術(shù)（ESD）已經(jīng)被許多外科醫(yī)生接受用來治療胃腸損傷、早期胃癌和胃腸黏膜異形增生。Jeon等的研究顯示，出血的發(fā)生與性別、受損傷區(qū)域的大小、損傷的類型、黏膜有無潰瘍沒有顯著的聯(lián)系。他把高頻電刀（MTW，Wesel，Germany）黏膜下切除術(shù)造成的出血分為四個等級。0級：術(shù)中未見出血；1級：細小出血點能夠自然停止或者容易通過電凝止血；2級：較小的出血能夠通過連續(xù)電凝或者止血夾（Olympus，Japan）止血；3級：較大出血需要較多止血夾或者多重電凝才能止血。遲發(fā)性出血的癥狀表現(xiàn)為：嘔血和黑便，生命體征不平穩(wěn)或者血紅蛋白的丟失（術(shù)后血紅蛋白低于2 g/ dl）。術(shù)后穿孔分為巨大穿孔和微小穿孔，巨大穿孔術(shù)中可見，微小穿孔可通過術(shù)后X線平片發(fā)現(xiàn)[19]。Akahoshi等報道的高頻電刀黏膜下切除術(shù)提高了早期胃腸腫瘤整體切除成功率，然而使用黏膜下切除有發(fā)生穿孔和出血等并發(fā)癥的風險，這些并發(fā)癥發(fā)生率在0～70%之間[20]。

3.3黏膜損傷修復機制

表皮生長因子受體Epidermal growth factor（EGFR）屬于跨膜受體酪氨酸蛋白激酶家族，它廣泛分布于人體上皮細胞膜上，其信號可介導細胞的代謝、增殖、分化、粘附，遷移等生命現(xiàn)象。EGFR在黏膜的損傷修復中具有重要意義，例如EGFR的上調(diào)性表達可見于胃黏膜損傷的修復過程中，并與胃黏膜細胞的分裂增殖和腺體的重建以及潰瘍的愈合密切相關(guān)。其效應是在特異配體的刺激下，EGFR通過激活I(lǐng)P3/Ca2+和DG/PKC雙信號系統(tǒng)以及Ras途徑實現(xiàn)的[21]。間充質(zhì)干細胞（mesenchymal stem cells）也能分泌多種生長因子，從而促進組織的修復和再生[22]。

4 總結(jié)

高頻電刀因其手術(shù)效率和成功系數(shù)均較高，在手術(shù)中的應用越來越廣泛，現(xiàn)普遍應用于括約肌切開術(shù)、內(nèi)鏡止血和燒灼。臨床上息肉的發(fā)病率逐年升高，高頻電刀和內(nèi)鏡技術(shù)的發(fā)展為息肉診治帶來了許多幫助，臨床上所見的息肉大多位于組織黏膜層和黏膜下層，因此必須破壞黏膜層和黏膜下層，才能將息肉根治切除。以膽囊息肉為例，膽囊息肉實際上指膽囊息肉樣變，是一類影像診斷學發(fā)現(xiàn)的從膽囊黏膜表面突出到膽囊腔內(nèi)的隆起性病變。目前膽囊息肉的治療在臨床上仍然存有爭議[23]。早期發(fā)現(xiàn)息肉并做黏膜下息肉切除術(shù)是臨床上一種治療息肉的重要方法。膽囊壁由黏膜、肌層和漿膜層組成，膽囊黏膜能夠吸收濃縮膽汁，分泌黏液（黏液的成分主要是粘蛋白和多種糖蛋白），黏液具有促成核作用，膽囊黏膜的這種吸收和分泌作用在膽囊疾病，尤其是在膽石癥和膽囊息肉中具有重要意義。如果能夠有效的消除膽囊黏膜，干擾膽囊黏膜的吸收和分泌功能，那么可能會有助于膽石癥的治療。高頻電刀的出現(xiàn)使得膽囊黏膜消除成為可能，高頻電刀利用高頻電流釋放的熱能和放電對組織進行切割、止血。電流在電刀的刀頭前段形成高溫，高能和放電，使接觸到的組織快速脫水、分解、蒸發(fā)、血液凝固，實現(xiàn)分解組織和凝血的作用，達到切割、止血的目的[13]。高頻電刀對組織的損傷程度與電刀的功率、作用時間和組織的阻抗性有關(guān)。在同一處組織上，功率高且作用時間長會使局部電熱損傷深度過深、溫度過高，嚴重者可造成組織穿孔并損傷臨近臟器；功率小、作用時間短則又達不到消除黏膜的效果，很容易造成息肉復發(fā)。選擇怎樣的電刀功率、作用時間能夠既消除黏膜層，又不損傷肌層，目前這方面的報道還相對較少。

使用高頻電刀手術(shù)時造成的黏膜及黏膜下組織損傷值得引起每個外科醫(yī)生關(guān)注。操作人員要具備相關(guān)的知識和技能，并且要接受專業(yè)的培訓取得相應的資格證書來確保手術(shù)的安全[24]。此外術(shù)者還要具備良好的空間想象力和手眼協(xié)調(diào)性。也許在不久的將來，可以通過改進輔助性操作和使用新發(fā)明的安全裝置來提高高頻電刀手術(shù)的安全性[25]。

參考文獻:

[1]GOLDWYN R M.Bovie:The man and the machine[J].Ann Plast Surg,1979,2(2):135-153.

[2]GLOVER J L,BENDICK P J,LINK W J.The use of thermal knives in surgery:electrosurgery,lasers,plasma scalpel[J].Curr Probl Surg,1978,15(1):1-78.

[3]LONG D M.Harvey Cushing at Johns Hopkins[J].Neurosurgery,1999,45(5):983-989.

[4]SAMPATH P,LONG D M,BREM H.The Hunterian Neurosurgical Laboratory:the first 100 years of neurosurgical research[J].Neurosurgery,2000,46(1):184-195,discussion 194-195.

[5]BULSARA K R,SUKHLA S,NIMJEE S M.History of bipolar coagulation[J].Neurosurg Rev,2006,29(2):93-96,discussion 96.

[6]MALIS L I.Electrosurgery.Technical note[J].J Neurosurg.1996,85(5):970-975.

[7]REYNOLDS W JR.The first laparoscopic cholecystectomy[J].JSLS,2001,5(1):89-94.

[8]GEAVLETE B,ST?NESCU F,NI?? G H,et al.Bipolar plasma vaporization in secondary bladder neck sclerosis initial experience with a new technique[J].J Med Life,2012,5(1):120-125.

[9]WANG A Y,EMURA F,ODA I,et al.Endoscopic submucosal dissection with electrosurgical knives in a patient on aspirin therapy[J].Gastrointest Endosc,2010,72(5):1066-1071.

[10]AKAHOSHI K,HONDA K,MOTOMURA Y,et al.Endoscopic submucosal dissection using a grasping-type scissors forceps for early gastric cancers and adenomas[J].Dig Endosc,2011,23(1):24-29.

[11]HAINER B L.Electrosurgery for the skin[J].Am Fam Physician,2002,66(7):1259-66.

[12]WANG K,ADVINCULA A P.“Current thoughts” in electrosurgery[J].Int J Gynaecol Obstet,2007,97(3):245-250.

[13]余奎,林國慶,曲哲,等.高頻電刀使用中的安全與防護[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2008,29(2):96 -98.

[14]GOSTOUT C J,KNIPSCHIELD M A.Submucosal endoscopy with mucosal resection:a hybrid endoscopic submucosal dissection in the porcine rectum and distal colon[J].Gastrointest Endosc,2012,76(4):829-834.

[15]NANDURI B,PENDARVIS K,SHACK L A,et al.Ultrasonic incisions produce less inflammatory mediator response during early healing than electrosurgical incisions[J].PLoS ONE,2013,8(9):e73032.

[16]SALAMEH F,KUDO T,SEIDLER H,et al.An animal model study to clarify and investigate endoscopic tissue coagulation by using a new monopolar device[J].Gastrointest Endosc,2004,59(1):107-112.

[17]CHINO A,KARASAWA T,URAGAMI N,et al.A comparison of depth of tissue injury caused by different modes of electrosurgical current in a pig colon model[J].Gastrointest Endosc,2004,59(3):374-379.

[18]REY J F,BEILENHOFF U,NEUMANN C S,et al.Europe an Society of Gastroi ntestinal Endoscopy guideline:the use of electrosurgical units[J].Endoscopy,2010,42(9):764-772.

[19]JEON S W,JUNG M K,CHO C M,et al.Predictors of immediate bleeding during endoscopic submucosal dissection in gastric lesions[J].Surg Endosc,2009,23(9):1974-1979.

[20]AKAHOSHI K,AKAHANE H.A new breakthrough:ESD using a newly developed grasping type scissor forceps for early gastrointestinal tract neoplasms[J].World J Gastrointest Endosc,2010,2(3):90-96.

[21]楊宗保,嚴潔.表皮生長因子受體及其信號轉(zhuǎn)導通路與胃黏膜損傷修復研究[J].中醫(yī)藥導報,2006,12(3):66 -68.

[22]LIU L,CHIU P W,LAM P K,et al.Effect of local injection of mesenchymal stem cells on healing of sutured gastric perforation in an experimental model[J].Br J Surg,2015; 102(2):e158-e168.

[23]鄭孺.膽囊息肉297例臨床分析[J].肝膽胰外科雜志,2013,25(3):246-249.

[24]BRILL A I,FESTE J R,HAMILTON T L,et al.Patient safety during laparoscopic monopolar electrosurgery principles and guidelines.Consortium on electrosurgical safety during laparoscopy[J].JSLS,1998,2(3):221-225.

[25]WU M P,OU C S,CHEN S L,et al.Complications and recommended practices for electrosurgery in laparoscopy[J].Am J Surg,2000,79(1):67-73.

（本文編輯：張和）

·文獻綜述·

[通訊作者簡介]胡海，主任醫(yī)師，博士，E-mail：huhailc@sina.com。

作者簡介][第一焦龍（1989-），男，湖北十堰人，在讀碩士。

[收稿日期]2015-08-19

[中圖分類號]R616.1

[文獻標識碼]A

doi:10.11952/j.issn.1007-1954.2016.02.027