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40多年來我們一直在幫助生物醫(yī)學(xué)和臨床工程師確保電外科設(shè)備的安全。
采用高頻功率測(cè)量的新技術(shù)。該設(shè)備小巧、易于使用，配備大屏幕彩色顯示器和創(chuàng)新的導(dǎo)航系統(tǒng)，是測(cè)試電外科設(shè)備（ESU）性能的快速、高效工具。
? 高頻（HF）泄漏測(cè)試
? 功率范圍：5 to 5115?
? 連續(xù)測(cè)量高達(dá)6A的RMS電流
? 回位板報(bào)警測(cè)試(REM/CQM)
? 內(nèi)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
電外科設(shè)備(ESU)是大多數(shù)手術(shù)環(huán)境中重要的設(shè)備，也是當(dāng)今外科醫(yī)生常用的工具。電外科設(shè)備產(chǎn)生高頻交流(AC)電流，與電灼裝置的不同之處在于通過一臺(tái)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)切割和凝固效果。電外科，也稱為外科電熱療法，最早由威廉·博維于1926年開發(fā)，是一種通過高頻交流電流通過生物組織產(chǎn)生電熱來治療的方法。這種技術(shù)允許高頻電流切割或凝固組織，減少失血并縮短手術(shù)時(shí)間，如圖1所示。該技術(shù)取決于ESU的頻率和功率，這些因素會(huì)導(dǎo)致組織細(xì)胞發(fā)生灼傷和熱損傷[1,2,3]。
電流通過組織產(chǎn)生熱量的原理可以通過調(diào)整電流來產(chǎn)生各種組織效果，如凝固、切割、干燥和灼傷。峰值系數(shù)(CF)定義為電外科設(shè)備在不切割的情況下進(jìn)行凝因的能力，其核心思想是使組織頂層收縮，形成密封，防止毛細(xì)血管出 血，同時(shí)避免進(jìn)一步的熱損傷或組織壞死。CF 的測(cè)量方法是峰值電壓除以均方根電壓，其范圍從純正弦波的1.4到凝固時(shí)的約10。電外科有兩種傳輸技術(shù):單極和雙極。單極電路需要電流通過人體，而雙極系統(tǒng)電流從一根電極流向另 一根電極，穿過夾在鑷子之間的組織[2,4]。
電外科手術(shù)于20世紀(jì)20年代引入，其核心是快速加熱組織。超過45°C的溫度會(huì)抑制正常細(xì)胞功能，在45°C至60C之間會(huì)發(fā)生凝固導(dǎo)致細(xì)胞蛋白質(zhì)凝因。進(jìn)一步將溫度升高到100°C會(huì)導(dǎo)致水分蒸發(fā)和干燥。超過100°C會(huì)發(fā)生碳化，細(xì)胞中的固體內(nèi)容物會(huì)變成碳元素[1,5]。
所有物質(zhì)都是由原子構(gòu)成的，原子由帶負(fù)電荷的電子、帶正電荷的質(zhì)子以及電荷中性的中子組成。當(dāng)電子和質(zhì)子的數(shù)量相等時(shí)，原子呈電荷中性。
電子圍繞原子運(yùn)行，并帶著能量從一個(gè)原子移動(dòng)到另一個(gè)原子。由于這種運(yùn)動(dòng)，原子的凈電荷會(huì)發(fā)生變化；質(zhì)子多于電子的原子會(huì)帶正電荷，而電子多于質(zhì)子的原子會(huì)帶負(fù)電荷。在手術(shù)過程中，影響患者護(hù)理的兩個(gè)電學(xué)特性是:電流總是沿著電阻最小的路徑流動(dòng)；并且電流總是試圖返回像接地這樣的電子儲(chǔ)存庫(kù)[1,2,8]。
電流是由于電壓差所驅(qū)動(dòng)的一種力而產(chǎn)生的電子運(yùn)動(dòng)。電流與電壓成正比，與電路中的電阻成反比，這由以下公式定義：
存在兩種電流類型:直流電(DC)和交流電(AC)。直流電允許電子從負(fù)極通過電路流向正極，方向單一(極性)，例如簡(jiǎn)單的電池。交流電，如來自墻壁插座的電流，極性不斷變化。頻率用于定義交流電極性變化次數(shù)/秒，以每秒周期數(shù)或 赫茲(Hz)為單位。交流電用于為手術(shù)室中的大多數(shù)電氣設(shè)備供電[1,2]。
在電外科手術(shù)中，患者是電路中重要的一部分，因?yàn)殡娏鞅仨毻ㄟ^身體流動(dòng)，身體起到導(dǎo)體的作用。早期關(guān)于電流的身體研究由達(dá)森瓦爾發(fā)現(xiàn)，電流會(huì)導(dǎo)致體溫升高。電流密度是單位面積所施加的電流。熱量是電流密度、電阻和時(shí)間的一個(gè)函數(shù)。產(chǎn)生的熱量與電極的表面積成反比，這意味著電極越小，產(chǎn)生的熱量就越集中和強(qiáng)烈，電流密度越高，熱量產(chǎn)生就越集中。[1,2]
電外科手術(shù)基于電流轉(zhuǎn)化為熱能，其結(jié)果是在電流施加點(diǎn)切割和凝固組織。電外科手術(shù)使用高電壓和高頻率交流電，電外科電路由電外科發(fā)生器或ESU、主動(dòng)電極、患者和回電極組成。電流進(jìn)入人體是因?yàn)樗陔娐分?，而生物組織提供阻抗，導(dǎo)致電子試圖克服這種電阻時(shí)產(chǎn)生熱量[1]。
在世界大部分地區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)交流電的頻率為50 或 60 赫茲。然而，在這種相對(duì)較低的頻率下，電流會(huì)被人體感覺到，可能引發(fā)包括急性疼痛、 肌肉痙攣、心臟驟停或心律失常等并發(fā)癥，這些并發(fā)癥可能是電流過大導(dǎo)致的。
神經(jīng)肌肉刺激是由于電流引起的，甚至有很高的觸電風(fēng)險(xiǎn)，見圖4。因此，為了患者的安全，由于肌肉和神經(jīng)刺激在100 KHz以上的頻率會(huì)停止，因此使用射頻，其中射頻是指電磁頻譜中可以通過交流電流產(chǎn)生電磁波的區(qū)域，見圖 4。使用高頻至關(guān)重要，因?yàn)?00 KHz以上的頻率不會(huì)影響敏感組織，從而消除了手術(shù)過程中對(duì)患者神經(jīng)肌肉和心臟干擾的可能性。ESU的 生成器用于將50或60 Hz的市電轉(zhuǎn)換為高頻信號(hào)波形，并產(chǎn)生電壓以允許電外科能量安全地通過患者[1-3,6,8]。
單極
單極電外科是手術(shù)中常用的模式，通常使用博維筆(小單探頭)，這是一種位于手術(shù)部位的主動(dòng)電極。電流從主動(dòng)電極流過患者身體，流向患者回流電極，然后返回發(fā)生器，如圖5所示。位于患者身體遠(yuǎn)離手術(shù)部位的回流電極具有大面積和低阻抗，用于將電流分散回發(fā)生器，這是形成回路和防止高頻交流電流離開患者身體時(shí)產(chǎn)生其他部位灼傷所必 需的。在探頭尖端會(huì)產(chǎn)生高電流密度，產(chǎn)生熱量和局部破壞。單極技術(shù)用于切割、電灼和干燥。切割和電灼需要火花和高電壓，而干燥則需要通過患者的大電流。[1,3,5,9,10]
雙極
在雙極電外科中，主動(dòng)電極和返回電極都施加于手術(shù)部位，通常是和器械相連的鑷子，如圖5所示。電流路徑局限于鑷子夾住的組織，其中一個(gè)鑷子與發(fā)生器的一極相連(主動(dòng)電極)，另一個(gè)與另一極相連(返回電極)。因此，不需要患者返回電極來完成電路，患者的身體也不構(gòu)成電外科電路的一部分，因?yàn)橹挥需囎又g的組織包含高頻電流。由于器械夾住的組織量較少，所需的電壓較低，產(chǎn)生的熱量在兩個(gè)電極之間均勻分布，使組織凝固，對(duì)周圍組織的熱損傷最小。雙極技術(shù)用于無火花干燥，避免了高頻電流電弧和噴射對(duì)相鄰組織的損傷，適用于精細(xì)且高導(dǎo)電性的組織[1,5,9,10]。
ESU可以編程以多種模式運(yùn)行，具有不同的組織特性。發(fā)生器的輸出可以通過兩種方式改變:電壓可以改變以驅(qū)動(dòng)更多的或更少的電流通過組織，或者波形可以修改這會(huì)影響組織效果。與不同電外科電流波形相關(guān)的組織效果取決于 電極的大小和形狀以及發(fā)生器的輸出模式。有三種電流波形:切割波形、凝固波形和混合波形，見圖6[1, 6,9, 10]。
切割電流切割電流使用連續(xù)的正弦波形，具有高平均功率、高電流密度和1.4的CF值，如圖6 所示。使用電火花可以實(shí)現(xiàn)精確的切割和集中熱效應(yīng)，從而最小化廣泛的熱損傷。電極應(yīng)稍微遠(yuǎn)離組織，以在特定位置產(chǎn)生火花間隙和放電電弧，從而在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生突然的局部加熱效應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)液極度加熱和汽化，從而破裂細(xì)胞。通過生物組織進(jìn)行精細(xì)、清潔的切割，最小化凝固(止血)或廣泛熱損傷，并且連續(xù)電流不允許組織冷卻[1-3.6.9.10]。
凝固電流具有高電壓間歇性脈沖的阻尼正弦波的特征，這些脈沖驅(qū)動(dòng)電流穿過組織電流相對(duì)較低，將占空比降低到6%，如圖6所示。凝固電流通常具有約10的CF值。凝固是電火花在廣泛區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生，因此產(chǎn)生的熱量較少，導(dǎo)致蒸發(fā)和相對(duì)緩慢的脫水，從而密封血管并保持細(xì)胞完整。“凝固電流在30W 到50W的功率設(shè)置下運(yùn)行,在50W時(shí)電壓峰值高達(dá)9000 V”[8]。在電流脈沖之間，熱量散失到組織中，減少切割效果，同時(shí)在 94%的關(guān)斷周期中增強(qiáng)凝固。
干燥是凝固的一種直接接觸形式，在這種形式中，完整的電能會(huì)在組織內(nèi)部轉(zhuǎn)化為熱能，這是其它電流波形所看不到的。它在大面積區(qū)域內(nèi)使用低電流密度，無需電火花即可導(dǎo)致細(xì)胞脫水。
電灼是一種非接觸式凝固形式，產(chǎn)生火花間隙和放電電弧來介導(dǎo)組織，因?yàn)樘筋^與組織之間的空氣被電離。在各個(gè)區(qū)域產(chǎn)生的噴霧效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致淺層組織破壞[1-3,6,9,10]。
混合電流是對(duì)占空比的修改，其工作電壓介于切割和凝固電壓之間，CF 通常在3至10之間?；旌想娏髟试S組織分割，同時(shí)保持不同程度的止血效果，這由關(guān)斷期決定。盡管總能量保持不變，但電壓和電流的比值會(huì)進(jìn)行調(diào)整以增加止血效果;通過中斷電流并增加電壓，以間歇性脈沖的形式傳遞波形。圖 6 展示了三種混合電流。通過漸進(jìn)混合對(duì)占 空比進(jìn)行修改和減少會(huì)產(chǎn)生更少的熱量，并且隨著脈沖之間的間隔逐漸增加，會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的凝固效果。然而，隨著止血效果的增強(qiáng),混合電流的切割能力會(huì)降低[1-3,6,9,10]。
產(chǎn)生熱量的速率是決定波形是否使生物組織汽化或凝結(jié)的主要因素和唯一變量。外科醫(yī)生可以選擇將切割電流和凝結(jié)電流結(jié)合起來以產(chǎn)生不同的組織效果。通過使用與組織直接接觸的電極，可以在切割電流中進(jìn)行凝結(jié)這比使用凝結(jié)波形所需的電壓更低。然而，可能需要調(diào)整功率設(shè)置和電極大小，以實(shí)現(xiàn)期望的手術(shù)效果[11]。
最初，ESU 是通過接地參考的，電流穿過患者身體并返回接地。這種接地是通過患者返回電極實(shí)現(xiàn)的，該電極通常位于患者的大腿上，遠(yuǎn)離手術(shù)部位。然而，電流會(huì)沿著電阻最小的路徑流動(dòng)，因此電流可以通過與患者接觸的任何 導(dǎo)電接地物體作為接地返回的方式流動(dòng);例如心電圖電極、手術(shù)臺(tái)和手術(shù)人員。這增加了在患者其他接地點(diǎn)產(chǎn)生替代部位灼傷的可能性，高頻電流從患者體內(nèi)流出。由于替代接地與皮膚灼傷的高風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)，許多制造商不再依賴接地 參考的 ESU[1,8,9]。
隔離型ESU系統(tǒng)是在20世紀(jì)70年代初開發(fā)的，目的是克服由于接地系統(tǒng)而導(dǎo)致的替代部位灼傷的風(fēng)險(xiǎn)。電流通過患者，并必須通過患者返回電極返回，該電極連接到位于ESU內(nèi)部的隔離變壓器的負(fù)極。返回電極不與接地連接或參 考接地，因此避免了替代路徑。變壓器隔離電力，沒有電壓參考到接地，因此電流不會(huì)返回接地或?qū)ふ移渌拥匚矬w，從而避免了替代皮膚灼傷。如果電流沒有找到返回患者返回電極的路徑。
主動(dòng)電極將高頻交流電流從電外科設(shè)備傳送到手術(shù)部位。在主動(dòng)電極的尖端，電子流和電流密度很高，并分布在相對(duì)較小的區(qū)域內(nèi)。電流密度因尖端類型、大小和形狀而異。有各種尖端可供選擇，包括用于干燥的雙極鑷子、用于精確切割和凝固的針狀電極、用于加快切割和凝固的刀狀電極以及用于廣泛凝固的球形尖端。單極主動(dòng)電極通常是一個(gè)小扁平刀片，邊緣形狀易于引發(fā)放電電弧。針狀尖端電極所需的功率設(shè)置比刀狀或球形電極低，因?yàn)殡娏骷性陔姌O尖端的一個(gè)非常小的區(qū)域內(nèi)，見圖7。主動(dòng)電極應(yīng)放在絕緣支架中，以防止對(duì)患者和外科醫(yī)生的意外灼傷。為了控制波形，腳踏開關(guān)或主動(dòng)電極手柄上的開關(guān)允許外科醫(yī)生在切割電流和凝固電流之間切換[5,8]。
患者回流電極的主要功能是在電外科手術(shù)期間收集傳遞給患者的高頻電流，并將其安全地從患者身上回流到電外科設(shè)備?；亓麟姌O的大小應(yīng)與能量和時(shí)間成正比。較大的電極面積和小小的接觸阻抗會(huì)降低從患者分散的能量電流密 度，使其降至組織加熱最小的水平，從而防止皮膚灼傷，見圖7[1,5,8]。
為了應(yīng)對(duì)回流電極故障以及隨之而來的患者損傷，1981年開發(fā)了接觸質(zhì)量監(jiān)測(cè)(COM)系統(tǒng)，用于監(jiān)測(cè)回流電極與患者之間的接觸數(shù)量和質(zhì)量以及阻抗。COM系統(tǒng)監(jiān)測(cè)單獨(dú)發(fā)送到患者的回流電極中的監(jiān)測(cè)電流，并測(cè)量患者的阻抗。 如果接觸中斷或出現(xiàn)故障,警報(bào)響起，電外科設(shè)備(ESU)會(huì)關(guān)閉以防止進(jìn)一步損壞；COM 系統(tǒng)僅允許電外科設(shè)備在預(yù)先選定的安全范圍內(nèi)運(yùn)行，并檢測(cè)回流電極阻抗的增加，以防止回流電極處潛在的損傷和皮膚灼傷[1,3,6-10]。
電流需要閉合電路才能流動(dòng)，因此電流有可能沿著電阻較小的替代路徑流動(dòng)，這可能導(dǎo)致不良影響。不適當(dāng)?shù)碾娡饪剖中g(shù)可能會(huì)使患者和工作人員面臨潛在的危險(xiǎn)如電擊和皮膚灼傷[6,8,9]。
ESU 可能會(huì)導(dǎo)致手術(shù)部位、替代部位以及回流電極處灼傷?；颊呋亓麟姌O是常見的受傷部位，這可能是由于其尺寸不足以安全分散電流，或者與患者的接觸中斷且顯著減少導(dǎo)致電流離開身體并造成意外的灼傷。電流可能會(huì)通過替代接地點(diǎn)轉(zhuǎn)移，并在身體其他部位意外灼傷。為避免這種情況，患者不應(yīng)觸摸任何金屬物體，并且通常應(yīng)放置在絕緣床墊上以隔離患者[9,10]。
電流需要閉合電路才能流動(dòng)，因此電流有可能沿著電阻較小的替代路徑流動(dòng)，這可能導(dǎo)致不良影響。不適當(dāng)?shù)碾娡饪剖中g(shù)可能會(huì)使患者和工作人員面臨潛在的危險(xiǎn)如電擊和皮膚灼傷[6,8,9]。
ESU 可能會(huì)導(dǎo)致手術(shù)部位、替代部位以及回流電極處灼傷?；颊呋亓麟姌O是常見的受傷部位，這可能是由于其尺寸不足以安全分散電流，或者與患者的接觸中斷且顯著減少導(dǎo)致電流離開身體并造成意外的灼傷。電流可能會(huì)通過替代接地點(diǎn)轉(zhuǎn)移，并在身體其他部位意外灼傷。為避免這種情況，患者不應(yīng)觸摸任何金屬物體，并且通常應(yīng)放置在絕緣床墊上以隔離患者[9,10]。
