高频氩气刀系统

4．3　高频氩气刀系统

氩气刀，全称“氩气束凝血综合电刀装置”，是一种将氩气束凝血器与高频电刀相结合而构成的新型电刀系统。一般由氩气束凝血器、负极板监测系统和单极、双极高频电刀等组成。在使用电脑高频氩气刀手术时，氩气在刀头四周形成了一束氩气流柱，使刀头与出血创面间充满了氩气。由于氩气的作用，受术者几秒即可止血，很少烟雾异味，这不仅有利手术者的康复，对医生来说，也可以缩短手术时间，提高工作效率。这种手术刀适用于各科，对出血量大的肝、胆等手术尤为理想。

4．3．1　氩气电凝的物理学原理

氩气是一种性能稳定、无毒无味、对人体无害的惰性气体，它在高频高压作用下，被电离成氩气离子，这种氩气离子具有极好的导电性，可连续传递电流。而氩气本身的惰性，在手术中可降低创面温度，减少损伤组织的氧化、炭化（冒烟、焦痂）。

1．氩气特性

氩气是一种单原子、无色、无臭、无味的惰性气体，占空气体积的0．93%。化学上，它是惰性和无毒的。在10⁵Pa和15℃条件下它与空气的相对密度为1．380。氩气易于在高频电场中及相对较低的电压下被电离，在这一状态下其导电性极好。即使在电离状态，氩气也不和别的元素和物质形成化合物。氩气在电离状态时发出蓝白光（如图4．15所示），这有利于凝血操作，因为它显示了从器械到组织之间的路径。

图4．15　氩气电凝示意图

2．氩气电凝的物理学原理

在氩气电凝中，热凝所需的高频电流通过电离的导电的氩气束（氩等离子体）作用于目标组织，电极和组织之间并不接触。氩气在电极和组织之间的高频电场中被电离。因此，用于电离的电场强度必须足够大。电场强度E与电极和组织之间的电压U_HF成正比，与两者之间的距离d成反比。

从原理上讲，所有的气体都可以被电离。然而和其他气体比较而言，氩气特别适合于作电凝，因为氩气易于在高频电场下电离，产生一个稳定的等离子体。氩气在化学上是惰性气体，不易和别的元素和物质形成化合物。简而言之，它对组织是中性的、无毒的，把它适当应用在临床上是安全的。另外，和其他惰性气体相比，氩气是比较便宜的。

氩气电凝最特别的优势是组织不会汽化。它有一个最主要的优点即凝血深度能自动地被表面组织层脱水而形成的薄的电绝缘层所限制。这一优点在胃肠管道等的电凝手术中发挥了相当大的作用，它可以防止肠壁穿孔等副作用。

经验表明，上述的凝血深度自动受限是由于电绝缘汽化层引起的，而一旦凝血区达到沸点就会产生这种汽化层。在离子流和凝血区接触的位置，组织阻抗就会增大，从而引起传导高频电流的等离子流转移到组织表面阻抗较低的其他点上。等离子流以这种方式在所能到达的整个组织表面自动转移，同时产生相当稳定的凝血深度，这一过程自动重复直到被作用的组织脱水、阻抗增大以至于阻碍了电流流过。在这种方式下，随着凝血区和干燥区的扩展，其凝血深度也会自动地受到限制。干燥组织由于氩气的化学惰性既不被碳化也不被汽化。由于氩等离子电凝技术这些内在的优点使这项电凝技术日益受到重视。

4．3．2　氩气刀的组成结构

根据氩等离子电凝技术的原理，氩等离子体电凝需要一个氩气源，一个高频发生器和一个适用于预期任务的手柄电极和脚踏开关，手柄电极和脚踏开关可以同时激活氩气源和高频发生器，如图4．16所示。

图4．16　氩气刀系统

1．氩气源

最简单的氩气源由气瓶和阀门组成，阀门用于减小瓶压力以适合所需应用。相对低的气流速度足以产生一个电离的氩气流。不过，相当高的气流速度可用于吹离组织表面的液体。这一性能十分有用，因为目标组织上的液体阻碍了组织表面的凝血。为此，氩气源另外装备有一个用于设定气体流速的气流控制阀。

注：气体流速（V）是压力（P）、氩气源内部气流阻抗（R_i）和包括连接线的器械阻抗（R_a）的函数，即V＝f［P（R_i＋Ra）］。

通常计算氩气阀处气体流速大小时可以忽略器械及其连接导线的阻抗。

2．高频发生器

启动氩气电离大约需要500V/mm的电场强度。点火所需的电压由必需的电场强度、电极和组织之间的距离决定。因此高频发生器必须提供一个足以电离氩气的高频电压和足够大的高频电流用于目标组织凝血。例如10mm的距离需要峰值大约5 000V的高频电压。

3．电极

电极如图4．17和4．18所示，它的位置必须确保电极和组织之间的氩气能被电离，以及高频电流IHF能从电极经被电离氩气进入目标组织。电极可以定位于喷口内，或者从喷口内伸出，甚至可能附着于喷口一侧。氩等离子体中的高频电流方向由电场而不是由氩气喷口的方向决定。如果电极和组织的接触可以避免，电极最好定位于喷口内。如果电极伸出喷口或单独使用，它可以非常方便地靠近目标组织，因而允许正确放置和降低高频电压。伸出喷口和位于一侧的电极也可被用作切电极，应用氩气于切电极可以减少切割中的烟雾。

图4．17　切电极

图4．18　凝电极

4．3．3　氩气刀的切割和凝血模式

1．氩气保护下氩气刀的凝血

当氩气刀的高频高压输出电极输出凝血电流时，氩气从电极根部的喷孔喷出，在电极和出血创面之间形成氩气流柱，在高频高压电的作用下，产生大量的氩气离子。这些氩气离子，可以将电极输出的凝血电流持续传递到出血创面。由于电极和出血创面之间充满氩气离子，所以凝血因子以电弧的形式大量传递到出血创面，产生很好的止血效果，从而形成了氩气覆盖的氩气束电凝，见图4．19。而单纯高频电刀的血凝由于电极和出血创面之间充满成分较杂的空气，电离比较困难，因此电极和出血创面之间空气离子浓度较低，导电性差，凝血电流以电弧形式传递到出血创面的凝血电弧数量较少，凝血效果较差。加电弧氩气后，凝血电弧数量成倍增加，所以无论对点状出血或大面积出血，氩气刀都具有非常好的止血效果。

图4．19　侧向和轴向电凝（氩气束发出蓝白光，使高频电流路径清晰可见）

2．氩气保护下氩气刀的切割

当氩气刀的高频高压输出电极输出切割电流时，氩气从电极根部的喷孔喷出，在电极周围形成氩气隔离层，将电极周围的氧气与电极隔离开来，从而减少了工作时和周围氧气的接触以及氧化反应，降低了大量产热的程度。由于氧化反应及产热的减少，电极的温度较低，所以在切割时冒烟少，组织烫伤坏死层浅。另外，由于氧化反应少，电能转换成无效热能的量减少，使电极输出的高频电能集中于切割，提高了切割的速度，增强了对高阻抗组织（如脂肪、肌腱等）的切割效果，从而形成了氩气覆盖的氩气束电切。

4．3．4　氩气刀的优点和用途

1．优点

由于氩气等离子电凝的原理，使这种电凝技术具有其他传统电凝设备所没有的优点：

（1）由于氩气等离子电凝是非接触式电凝，所以没有组织黏连等问题。同时对电凝过程具有很好的可视性。

（2）凝血深度有限，可以避免凝血过程中其他传统电凝设备引起的穿孔问题。因产生的焦痂很薄，所以即使在大血管壁上使用也不会烧破血管，对高阻抗组织（骨质、软骨、韧带筋膜等）也可以进行有效的电凝。

（3）凝血面积大，凝血效果一致性好，凝血速度快，手术过程中不会产生烟雾和其他难闻气体，有利于保护环境和医务人员的身体健康。

（4）干燥组织。由于氩气的化学惰性，使得组织既不被碳化也不被汽化。在这一方面，其他电凝方式和氩气等离子电凝有本质上的区别。

2．用途

氩气电刀适用于各种类型、部位、器官的止血，可用于一般开放性外科手术的止血、纤维组织的止血。目前不仅在直视手术中，如普通外科、胸外、脑外、五官科、颌面外科得到广泛的应用，而且越来越多地应用在各种内窥镜手术中，如腹腔镜、前列腺切镜、胃镜、膀胱镜、宫腔镜等手术中。由于氩气刀可同时进行切割和凝血，在机械手术刀难以进入和实施的手术中（如腹部管道结扎、前列腺尿道肿物切除）也得以普遍应用。同时，氩气刀具有的突出的凝血效果，还使它广泛应用在弥漫性渗血部位如肝脏、脾脏、甲状腺、乳腺、肺部手术中。