高频电刀对黏膜损伤的影响研究进展

焦龙，胡海（同济大学附属东方医院　肝胆外科，上海　200120）



高频电刀对黏膜损伤的影响研究进展

焦龙，胡海
（同济大学附属东方医院肝胆外科，上海200120）

[摘 要]电外科手术是外科手术中的一个基本部分，几乎所有的外科医生做手术都会用到电外科设备。所有电外科设备中高频电刀的应用最广，它是通过有效电极尖端产生的高频高压电流与肌体接触时对组织进行加热，从而达到对肌体组织的分离和凝固，实现切割和止血的目的。高频电刀因其手术效率和成功系数高而逐渐被应用于各种常规手术，尤其是在一些黏膜或黏膜下手术。黏膜因为其组织特殊性，在使用高频电刀进行手术操作时极易造成周围组织的损伤。本篇综述主要从高频电刀的发展历程、临床应用，高频电刀对黏膜损伤的影响和总结四个方面来阐述高频电刀对黏膜损伤的影响。

[关键词]高频电刀；黏膜损伤

随着医疗器械的不断进步与发展，高频电刀在手术中的优势愈加明显，它可加快手术进程、减轻医护人员劳动强度，减少或避免手术出血、减轻患者痛苦等。现在它不仅广泛应用于普外、胸外、脑外、妇科、泌尿科、五官科、整形外科等手术中，也应用于各种内窥镜手术。由于高频电刀在使用中会有高密度电流通过组织，如果操作不当会对组织造成灼伤。内镜手术中的许多病变位于组织黏膜层或黏膜下层，高频电刀在手术操作中会对组织黏膜造成一定损伤。通过综合分析高频电刀对黏膜损伤的影响，旨在提高高频电刀手术的安全性。

1 高频电刀的发展历程

早在史前我们的祖先就用加热的石头来为创口止血，到公元六世纪时人们才开始意识到连续加热使组织温度升高的方法可以应用到医疗中，18世纪随着科技的发展电学被引入医学。Goldwyn将现代电外科技术的发展描述为三个时期[1]，第一个时期是从人类开始使用静电开始，第二个时期被称作电生理时期，从Luigi Galvani 1786年偶然发现摩擦金属杆产生的电流会通过导线使蛙腿部肌肉收缩开始。第三个时期要追溯到1831年，英国人Faraday和美国人Henry分别发现移动磁极可以使导线中产生电流。1881年Morton发现可将频率超过100 kHz的振荡电流作用于人体而不会产生疼痛、痉挛和灼伤。1900年法国巴黎医生Joseph Rivere利用电流治疗失眠症患者时发现电极产生的电弧火花可以使皮肤凝固。受到这一现象启发，他利用电弧电流为一名手部溃疡的患者进行了治疗，这被认为是电学在外科中的首次应用。之后的十年里，利用电流治疗损伤的皮肤、口腔、膀胱和利用电凝治疗血管肿瘤成为了一件很常见的事情[2]。1910年William Clark改进了电装置，通过电发生器升高电流降低电压，由此产生了一种更热，能在更短时间内作用到更深层组织的电火花。1914年他使用“dessication”这一术语来描述组织破坏、脱水和接近炭化时的表现。他成为了第一个使用电装置来切除皮肤、头、颈、胸和子宫颈部恶性肿瘤的美国人。Goldwyn[1]在前人的基础上发明了一种可以通过“切割圈”产生高频电流的透热装置，这个装置是最早的单极电刀，可以用来电切、电凝和干燥组织。1926年10月1日Harvey Cushing在波士顿用这项新方法为一例64岁血管瘤患者成功切除了肿瘤[3]。此后的几年，Cushing又使用这些电外科装置做了许多复杂的手术[3-4]。1940年休斯顿教会医院神经外科主任James Greenwood开始倡导使用双极电灼并随后发明了双极电凝术[5]。Leonard Malis对双极电凝术做了改进，1955年他在纽约接受神经外科培训并在耶鲁大学完成了生理学的研究，随后他把双极电凝改造成了今天我们所见到的模样[6]。到20世纪末期高频电刀得到快速发展，在当今临床手术室的应用也变得越来越广泛。

2 高频电刀的临床应用

高频电刀较早应用于神经外科[4]，直到1987年Phillipe Mouret在法国开展了首例腹腔镜胆囊切除手术后[7]，腔镜技术得到迅速推广，高频电刀在手术中的优势也逐渐凸显。高频电刀在各个科室的应用越广泛，其安全性就越来越受到关注，保证高频电刀的安全性需要合适的功率和作用时间，而这与电刀的型号、手术部位和手术方式有关。电流发生器的功率应该和组织特点要能够良好适应，以满足手术中能够更灵活使用附加装置的需要。Geavlete等报道利用双极装置（Olympus，Germany）经尿道前列腺电切术中，针对纤维组织可将电切功率调至320 W，针对良性前列腺肥大组织可将电切功率设置为280～290 W，针对残余的前列腺包膜可设置电切功率为240 W，电凝时功率可设置为120～140 W[8]。日本学者Wang等报道高频电刀的功率设置要考虑到电刀的型号，患者的情况和损伤程度，使用ESG-100（Olympus America）电刀行黏膜下息肉切除术电凝的功率在50 W左右，电切的功率40 W左右[9]。也有学者报道使用GSF（XDP2618DT；Fujifilm Corporation，Japan）进行黏膜下电凝的功率为70 W，使用ICC 200（Erbe，Germany）进行黏膜下电切时功率为120 W[10]。Hainer的一项研究显示，治疗浅表皮肤病灶电刀功率常设定在10～20 W，获得需要的输出功率应从较低功率开始慢慢增加。功率设定与很多因素有关，作用部位越靠近电极，接触面积越小所需的功率就越小。总体来讲，针对同一部位电凝需要的功率比电切要大[11]。Wang等的研究显示高频电刀的设置跟电流密度、接触时间、电极和组织导电性有关，电切功率设置在50～80 W是比较安全有效的[12]。

3 高频电刀对黏膜损伤的影响

3.1高频电刀对黏膜的损伤机制

高频电刀是用电流的“集肤效应”研制而成，它是通过有效电极尖端产生的高频高压电流与肌体接触时对组织进行加热，从而达到对肌体组织的分离和凝固，实现切割和止血的目的。当高频电刀作用于人体组织时，刀头处高密度电流产生的高能电火花，将表面组织快速汽化，使组织成分汽化或爆裂。由于高频电流每一震荡的电脉冲时间极短，离子很难引起迁移，仅仅在富有粘滞性的体液中振动，因摩擦生热[13]，黏膜组织在这种热效应下极易发生凝固汽化损伤。

3.2高频电刀对黏膜损伤的表现

3.2.1早期表现：很多学者在高频电刀发展中做过许多探索性的动物实验，Gostout等利用家猪复制结直肠黏膜下息肉模型，他采用乙状结肠镜（Olympus CF100S；Olympus America）和黏膜下切除术（Olympus ESG 100；Olympus America）结合的方法来成功的切除了黏膜下息肉。他在这项动物实验中使用的电凝功率为20 W，电切功率为120 W[14]。Nanduri等利用实验猪来比较电刀（Electrocautery Pencil，ConMed，Utica）和超声刀（HK105，Ethicon Endo-Surgery，Cincinnati）对伤口损伤愈合的反应。在基因转录方面观察到黏膜损伤愈合首先表现出炎症反应，先是大量中性粒细胞聚集，接着出现巨噬细胞，但是蛋白检测显示炎症和凝血会同时出现在愈合过程中。电灼伤口造成的反应要强于超声刀。使用电刀会表现出更严重的炎症反应，例如纤维素渗出和肉芽组织形成；但是使用电刀造成的组织变性和坏死要轻于超声刀[15]。Salameh等利用小型猪食管黏膜动物实验显示：当电凝（PSD.10；Olympus Optical Co.，Ltd，Japan）功率固定时（5 W），随着电凝时间的增加（5～30 s），食管黏膜产生的皱褶改变与电凝装置的形状类似；当电凝时间固定（20 s），高频电刀的输出功率从15 W升高到60 W时，动物的黏膜组织会经历从空泡形成，固缩，黏膜全层及周围组织破坏，基质胶原纤维变性、渗出，中性粒细胞聚集，黏膜下肌层变薄，糖原消失等一系列组织学变化。对黏膜的损伤依次为黏膜、黏膜下、浅肌层、深肌层、全层。最后发现电凝装置（PSD.10；Olympus Optical Co.，Ltd，Japan）电凝功率设置在30～45 W，电凝时间在20 s之内时能够有效的达到电凝目的而不引起组织黏膜损伤[16]。日本学者Akiko Chino等利用家猪（Dai-Yorkshire and Landrace hybrid）结肠模型实验显示电刀（PSD-20，Olympus）在电凝档产生的组织损伤要比电切和凝切档大。组织损伤与两个因素有关：峰电功率和通过组织的电流量。当功率固定时，电凝档的峰电功率是凝切档的5倍，是电切档的10倍，高频电刀的电凝档能对组织造成更广泛的损伤[17]。

3.2.2晚期表现：高频电刀应用于手术的频率范围是300～1 000 kHz[18]，过高的频率虽然能使患者避免发生心肌纤颤，但是也产生了很多并发症。内镜下黏膜切除术（EMR）和内镜黏膜下切除术（ESD）已经被许多外科医生接受用来治疗胃肠损伤、早期胃癌和胃肠黏膜异形增生。Jeon等的研究显示，出血的发生与性别、受损伤区域的大小、损伤的类型、黏膜有无溃疡没有显著的联系。他把高频电刀（MTW，Wesel，Germany）黏膜下切除术造成的出血分为四个等级。0级：术中未见出血；1级：细小出血点能够自然停止或者容易通过电凝止血；2级：较小的出血能够通过连续电凝或者止血夹（Olympus，Japan）止血；3级：较大出血需要较多止血夹或者多重电凝才能止血。迟发性出血的症状表现为：呕血和黑便，生命体征不平稳或者血红蛋白的丢失（术后血红蛋白低于2 g/ dl）。术后穿孔分为巨大穿孔和微小穿孔，巨大穿孔术中可见，微小穿孔可通过术后X线平片发现[19]。Akahoshi等报道的高频电刀黏膜下切除术提高了早期胃肠肿瘤整体切除成功率，然而使用黏膜下切除有发生穿孔和出血等并发症的风险，这些并发症发生率在0～70%之间[20]。

3.3黏膜损伤修复机制

表皮生长因子受体Epidermal growth factor（EGFR）属于跨膜受体酪氨酸蛋白激酶家族，它广泛分布于人体上皮细胞膜上，其信号可介导细胞的代谢、增殖、分化、粘附，迁移等生命现象。EGFR在黏膜的损伤修复中具有重要意义，例如EGFR的上调性表达可见于胃黏膜损伤的修复过程中，并与胃黏膜细胞的分裂增殖和腺体的重建以及溃疡的愈合密切相关。其效应是在特异配体的刺激下，EGFR通过激活IP3/Ca2+和DG/PKC双信号系统以及Ras途径实现的[21]。间充质干细胞（mesenchymal stem cells）也能分泌多种生长因子，从而促进组织的修复和再生[22]。

4 总结

高频电刀因其手术效率和成功系数均较高，在手术中的应用越来越广泛，现普遍应用于括约肌切开术、内镜止血和烧灼。临床上息肉的发病率逐年升高，高频电刀和内镜技术的发展为息肉诊治带来了许多帮助，临床上所见的息肉大多位于组织黏膜层和黏膜下层，因此必须破坏黏膜层和黏膜下层，才能将息肉根治切除。以胆囊息肉为例，胆囊息肉实际上指胆囊息肉样变，是一类影像诊断学发现的从胆囊黏膜表面突出到胆囊腔内的隆起性病变。目前胆囊息肉的治疗在临床上仍然存有争议[23]。早期发现息肉并做黏膜下息肉切除术是临床上一种治疗息肉的重要方法。胆囊壁由黏膜、肌层和浆膜层组成，胆囊黏膜能够吸收浓缩胆汁，分泌黏液（黏液的成分主要是粘蛋白和多种糖蛋白），黏液具有促成核作用，胆囊黏膜的这种吸收和分泌作用在胆囊疾病，尤其是在胆石症和胆囊息肉中具有重要意义。如果能够有效的消除胆囊黏膜，干扰胆囊黏膜的吸收和分泌功能，那么可能会有助于胆石症的治疗。高频电刀的出现使得胆囊黏膜消除成为可能，高频电刀利用高频电流释放的热能和放电对组织进行切割、止血。电流在电刀的刀头前段形成高温，高能和放电，使接触到的组织快速脱水、分解、蒸发、血液凝固，实现分解组织和凝血的作用，达到切割、止血的目的[13]。高频电刀对组织的损伤程度与电刀的功率、作用时间和组织的阻抗性有关。在同一处组织上，功率高且作用时间长会使局部电热损伤深度过深、温度过高，严重者可造成组织穿孔并损伤临近脏器；功率小、作用时间短则又达不到消除黏膜的效果，很容易造成息肉复发。选择怎样的电刀功率、作用时间能够既消除黏膜层，又不损伤肌层，目前这方面的报道还相对较少。

使用高频电刀手术时造成的黏膜及黏膜下组织损伤值得引起每个外科医生关注。操作人员要具备相关的知识和技能，并且要接受专业的培训取得相应的资格证书来确保手术的安全[24]。此外术者还要具备良好的空间想象力和手眼协调性。也许在不久的将来，可以通过改进辅助性操作和使用新发明的安全装置来提高高频电刀手术的安全性[25]。

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（本文编辑：张和）

·文献综述·

[通讯作者简介]胡海，主任医师，博士，E-mail：huhailc@sina.com。

作者简介][第一焦龙（1989-），男，湖北十堰人，在读硕士。

[收稿日期]2015-08-19

[中图分类号]R616.1

[文献标识码]A

doi:10.11952/j.issn.1007-1954.2016.02.027