艾永丽
（苏州大学附属第一医院，江苏215006）
摘 要 针对使用高频电刀进行外科手术中出现的诸多患者皮肤灼伤问题，从电外科手术发生器的特性及手术室的物理环境等方面，剖析灼伤热量的来源。并从实践积累中总结出“接地式”和“隔离式”两大类高频电刀的特点，对其技术性能的优劣进行理论分析。指出灼伤防范要点。
关键词 高频电刀；灼伤；回路电极；射频；隔离
[图分类号]TH772 〔文献标识码〕B
从事医学工程技术工作十五年来，遇到的电外科手术安全问题，其表现形式可谓多种多样，由于回路电极与患者皮肤接触不良造成的灼伤，起因明确容易防护。使手术人员不知所措的是那些非回路电极处的灼伤，灼伤发生在令人费解的部位，那些莫明的热量从何而来？不知其所以然，防范这种灼伤就成了难题。
剖析患者灼伤的真正原因，有两种仅在交流电路中才有的物理现象：电容和电感，不容忽视。电容器由两个导电材料组成，它们被非导电材料分开一段距离，当电荷在极板上聚积时，就有能量储在两极板间的电场中了、放置在交流电源中的电容器可产生交变电流在线路中流过。在具有电容的电路里，对交流电流所起的阻碍作用称为容抗，它在数值上等于电容（C）乘以交流频率（f）的2∏倍的倒数，即容抗Xc=1/2∏fC。频率越高，容抗愈小。在患者回流电极和触发电极电线为10英尺长的情况下，如果电源频率为50Hz，它们只可能构成“小电容”。换句话说，每秒50个小的脉冲电流很难测到，因而这种交变电流就没有什么意义。而电外科手术发生器（即通常所说的高频电刀）的输出频率大致为500KHZ。这时每秒所产生的脉动电流就有几千倍之多，因此会产生一个很大的交流电流。迄今尚没有一种方法在不使用与地有一定电容的电线的情况下，就能将射频电流传导给患者组织。这样，所有隔离发生器均有一定的电流漏泄到地。装有接地患者回流电极的发生器也不理想，原因之一就是它们没有电感。
电感器的特性好像与电容器“相反”，每当电流通过电线时，就在该电线周围出现一种小的磁场。如把电线绕成线圈，由几匝附加的电线所产生的磁场彼此增强，于是在螺旋线圈中心可得到一个很强的磁场。在具有电感的电路里，对交流电流所起的阻碍作用称为感抗。它在数值上等于电感（L）与交流频率（f）乘积的２∏倍，即感抗Xl=２∏fL。频率越高，感抗也愈大。同电容一样，对１0英尺长的电外科手术发生器的电极电线在电源频率为50Hz时，电感的作用并不大，然而在高频，例如0．5-3MHz时，一根10英尺长的电线即使不缠绕成线圈，也可能有很大电感。其结果就是，如果患者回流电极在发生器机架上接地，那么患者的身体实际上没有接地。因为患者回流电极电线上的电感已足够大到在该电线上产生－小电压，因而在患者身体和真地间有一个小的射频（RF）电压。因此，即使“已接地”的患者回流电极也可能有漏泄电流到地。
在单极电外科手术中，采用较大的患者电极用以分散RF电流，该电流返回到发生器中形成电回路。为了保证患者回流电极正确地与患者皮肤接触，现已设计了许多高频电刀保护系统，这些革新的目的仅在于将电外科手术局限在外科医生手中的触发电极终端。自单极高频电刀使用以来，在ECG地极或RF接地皮肤点上偶尔出现的灼伤一直与这种单极电外科手术纠缠不清。
这个问题的理想解决方案就是设计一个系统，使得100%的射频电流都流入回流电极，绝对没有任何杂散漏泄电流流到无意识的接地通路中去，最现实的解决方案则是使用在其中根本没有患者回流电极的双极发生器。双极发生器有两个电极，这样回流通路正好与触发电极并排。事实上，电外科手术通常在两个电极上进行，由于现实中射频耦合电容的存在，即使双极仪器在有良好隔离（无地参考）条件下，也不是完美的，总有一些小的其他漏泄发生。双极仪器的最大问题在于，它们还不能替代单极的电外科手术，因为双极仪器在许多应用中还不能工作。但所有的单极电外科手术都不如双极的理想。因为大部分电流在抵达患者回流电极之前，必须通过患者的身体。由于这个电流路径较长，就有许多迂回的机会，使得电流流入不希望的接地通路，如我院手术过程中曾出现过患者腰部被灼伤的情况，事后手术室护士长向我咨询灼伤原因，从理论上分析：是患者腰部与手术床之间形成了一个容性高频通路，高密度电流从此流过而使患者灼伤。由于患者的身体躺在接地的金属手术台上，身体对地就形成一个等效的电容，这一电容大约在200到600Pf或略多的范围内，电容的大小与患者身体的尺寸、身体和手术台间的绝缘程度，以及他在手术台上的位置等因素有关。
常规的单极电外科手术发生器都使用地参考输出，这种方法就是将输出变压器二次绕组的患者回流电极部位连接到大地上。
这种电外科手术仪器有四点不足之处。接地系统的第一个问题之所以发生的主要原因在于，手术室内的大多数物体都接地，如果触发电线与任何物体接触，电回路就会形成，因而有电流流过。在电外科手术中，如果电流密度保持较低水平，电流就能在不确定的时间周期内相当安全地通过机体组织。假定发生器可以提供100瓦特的功率，文献规定需要9或者10平方英寸的皮肤接触面积才可安全地通过这个电流。这也表示每平方厘米1．5瓦特功率（文献［1］）。问题在于假如果患者回流电极并非可靠地与患者皮肤接触，那么患者可能因为某些小的接地点形成电回路，于是产生较大的电流密度，并灼伤他们。这样的触点可能包括：低阻抗心电监护仪电极、小金属温度计、神经外科手术头架等等
接地系统的第二个问题：从技术上讲，患者回流电极绝不是真正接地。所有的电外科手术发生器为避免对神经和肌肉引起刺激，都以射频工作。现在市场上的全功率接地式发生器的工作频率在1MHz到2MHz之间。患者回流电极电缆大概都有10英尺长，并且约有3．5UH电感。如果为了“整洁”电缆被缠绕成几匝，电感就可能上升到10UH或更多。在2MHz频率时，3．5UH电感的电抗为44欧姆，1安培［RMS（有效平均值）］的电流通过这种电缆时，就会产生44伏（RMS）的电压降。这意味着回流电极比金属机架高44伏。而金属机架又经过约10英尺长的电源软线被接到“地”上，这些到地的通路也有阻抗，很明显，“已接地”的患者回流电极在该电极与真地之间可能会有50伏或者更高的电压。
射频（RF）电流试图返回到二次绕组“已接地”的部位，并且会经过一切可以得到的通路抵达那里。电流会分配到这些不同的通路上，分配的方法是与每一个通路的阻抗成反比。因此，即使患者回流电极十分可靠地与患者皮肤接触，在一些小的接地触点上也可能发生灼伤（文献［2］）。
在简单的接地系统中，电流所能流经一个触点的电流大小主要取决于回流电极的位置。因此，回流电极应该尽可能靠近手术部位放置。而且，无论何时各个触点都应该远离手术电极和患者回路电极之间的通路。
简单接地系统的第三个问题：患者电极还是其他一些电流的通道，这些电流起因于可能施加给患者的地参考电压。例如：某些其他设备上的绝缘失败，50Hz的电源电压就会施加给患者，已接地的患者回流电极就会使得较大的电流流过患者，从而使其触电身亡。
接地系统的第四个问题：当它与一些双极附件连用时，运行性能低下，双极钳不能与接地系统配合使用。因为通常在患者和地之间的阻抗相当低，这个极低的阻抗不仅包括上文所述那些接地点，还包括患者身体与接地金属手术台之间的耦合电容，如果可以将患者和地有效地隔离，当然双极钳就可以正常工作。
解决单极患者回流电极困境问题，最有效的方法之一是对地没有参考的隔离输出。隔离输出对于使用双极发生器来说，即使患者可能接地，也有独特的优点。这种系统的主要问题是患者回流电极的失效会使电流经过那些有效通路流回，由于将输出隔离，就不可能有电流经接地触点流入到地。这是因为如果患者回流电极不与患者接触，对地就没有参考。这种方法的优点是它简单，假如患者回流电极断路，就没有电流流动，换言之，在发生器不切割或不凝结时，外科医生会明白可能是患者的连接出了问题，而且这种隔离的患者回路电极不给地参考电源系统电压提供50Hz的“通路”。
虽然隔离电外科手术有不少优点，但也有局限性，对于所有的单极系统，在患者回流电极从患者身上脱落并碰到接地物体时，其缺点就显露出来，由于没有患者回流电极去分散电流，因而电流就可能集中在那些小的接地皮肤点上，灼伤患者。
有隔离的电外科手术发生器之所以不完美，是因为发生器并未完全被隔离。接地式发生器的不完善，是因为患者回流电极无法真正接地。无论那种情况下，使用大的ECG电极，对患者回流电极电缆作笃信地检查，患者回流电极进行正确定位，并在每次移动或患者电缆受到干扰时都重新予以检查，将会最大限度地防止灼伤，使电外科手术安全进行。