婦科手術中高頻電刀的作用原理及其對外圍組織的影響

陳程，施曉波

（中南大學湘雅第二醫院婦產科生殖中心，長沙 410011）

高頻電刀于1920年開始應用于臨床手術中，至今已近100 年歷史，并隨著科學技術的發展而不斷完善，其靈活性、安全性等亦不斷提高，并在外科領域的應用范圍也不斷擴大，逐漸成為必備的手術設備之一［1］，特別在微創外科、腔鏡手術中的應用，極大地促進了微創手術的發展［2］。然而高頻電刀的廣泛使用，使人們也逐漸關注到它對作用組織和周圍組織的損傷或影響［3-4］，及其帶來的遠期并發癥。

一、高頻電刀的三個物理效應［5］

1.熱效應：當高頻電流通過人體軟組織時，由于每一震蕩電流的脈沖時間極短，離子很難引起遷移，只在富有結滯性的體液中震蕩，由于摩擦而產生大量熱能，從而達到手術止血或者切割組織的作用，高頻電刀就是利用高頻電流通過機體的這種熱效應為工作基礎。

2.集膚效應：又稱趨膚效應［6］。電子在導體內總是沿著電阻最小的路線流動，在導體表面及近表層的結構元與導體表面基本平行，電子在其間換位流動較組織深處阻力小，故當交變電流通過導體時，電流將集中在導體表面通過。在腔鏡手術中，電流通過高頻電刀傳導至操作組織后在其表面通過，而不流經人體內部臟器組織，從而避免了高頻電流對臟器造成傷害［5］。

3.法拉第效應：低頻交流電與人體神經傳導的電流頻率極為相似，會引起刺激并會中斷神經系統的傳導，而低于100kHz的交流電會產生有限的刺激，如肌肉痙攣、疼痛、心室纖維顫動甚至有致命的危險，此為法拉第效應。當電流頻率達到100kHz以上時，法拉第效應將明顯減少，當超過300kHz時，電流對神經肌肉的刺激完全可以忽略不計。而高頻電刀發出的是300～750kHz的交流電，從而避免了法拉第效應，對人體神經和肌肉幾乎不存在直接刺激。

二、高頻電刀的工作原理和模式［1］

高頻電刀是一個變頻變壓器，通常采用針形或刃形電極（常見的是環形、針形、球形、三角形、方形等），有效面積很小，它能將50 Hz／200 V 的低頻低壓電流變為300～750kHz、幾千甚至上萬伏的高頻高壓電流，一方面避免了法拉第效應，另一方面利用熱效應與集膚效應，使與電刀接觸的小面積的人體軟組織的表層及近表層的組織在瞬間流經大密度電流，瞬即產生大量的熱量，使電刀作用下的組織發生爆發性脫水，使得直接作用組織瞬間變為脫水組織［7］，故熱效應是高頻電刀作用于臨床手術操作中的主要作用基礎。因高頻電刀功率的不同，可分為電凝和電切兩種作用，電凝以止血，電切以切割組織，從而達到手術中止血和切割組織的操作目的。電凝和電切作用時使用的功率不同，電凝最佳功率為30～60 W，而電切最佳功率為80～100 W，作用時間一般為2～4s。

另外，高頻電刀通過兩種工作模式發揮作用：（1）單極狀態：單極高頻電刀工作時，電流流經路線是高頻信號發生器—手術電極刀—作用組織—病人電極板—返回高頻信號發生器，形成一個閉合回路［8］。常用的單極高頻電刀接觸人體組織面積小，接觸處電流密度大，瞬間產生了較強的熱效應，達到對接觸處組織的切割和凝固止血作用。而流經人體其他組織到達病人電極板的高頻電流，因為組織阻力大，故電流密度迅速下降，逐漸衰減。一般認為對電刀接觸范圍之外的人體軟組織不會產生明顯熱效應和肉眼可見的損傷。但對于臨近電刀接觸的組織，逐漸衰減的高頻電流是否會引起損傷，尚需進一步研究。（2）雙極狀態：雙極高頻電刀一般用來電凝或電灼，它是通過兩級鑷子（或手鉗）的兩個尖端，一個為正極，一個為負極，無需接病人電極板。工作時的電流流經路線是高頻信號發生器—手術電極鉗的正極—作用組織—手術電極鉗的負極—返回高頻信號發生器，形成閉合回路［8］。應用高頻電流的熱效應達到對鉗夾組織的電凝止血或電灼作用。除手術電極鉗之間的人體組織會受到明顯高頻電流的熱效應作用外，其他周邊組織并無明顯高頻電流通過，所以認為不會有高頻電流對接觸處之外的人體組織產生熱效應和損傷。

三、高頻電刀對作用周圍組織產生影響的理論 基 礎［9］

除外高頻電刀作用組織因瞬間流經大劑量電流產生熱效應而發生爆發性脫水，其接觸組織之外的臨近組織亦可有逐漸衰減的電流通過（以高頻電刀的單極工作狀態更為常見），該部分電流可以通過熱作用和非熱作用對作用組織周圍其他的組織產生損傷或者影響。

1.熱作用：指電流通過機體產生的焦耳熱對機體各組織器官造成的損傷。在高電壓且接觸時間較長時，熱作用占主導地位，局部組織溫度超過生理溫度2～5 ℃時可產生細胞損傷，從而損傷組織、器官。熱作用特點如下：（1）流量效應［10］：電切和電凝的工作功率不同，分別為80～100 W 和30～60 W，其通過熱效應對作用范圍外組織的熱損傷程度不同，呈負相關，即電切比電凝對周圍組織的損傷作用較小。有研究表明，在設定功率的宮腔鏡下子宮內膜去除術中，切割電極對組織的熱損傷深度不隨功率增加而加深；凝固電極對組織的熱損傷卻隨功率增加而降低［10］。故在適用功率范圍內，高頻電刀作用功率越高對組織的熱損傷越低，且電流劑量累積效應不明顯。（2）時間累積效應［10］：手術中對組織的操作時間與作用組織及周圍組織的損傷呈正相關。臨床手術中高頻電刀操作時間在2～4s，如超過5s，可對作用組織以外的周圍組織產生損傷，且隨著作用時間的延長，由于時間的累積效應和流量累積效應，產生的熱損傷越嚴重；而在實際臨床手術中電切或電凝時，作用一次往往不能達到切割或止血的目的，故存在重復操作，雖然不是持續操作，但是兩次操作時間間隔往往較短，約1～2s。臨床上在電切或電凝時會在操作部位淋以冷生理鹽水，除了輔助止血作用，更重要的是局部降溫作用，以盡量減輕周圍組織的熱損傷，一定程度上降低了熱損傷的時間累積效應。

2.非熱作用：指電流對帶電荷的或者具有電偶性的組織成分的直接破壞。人體組織具有電偶性，故而電流可對其造成非熱損傷。非熱作用有兩種作用方式，包括電穿孔和蛋白質變性。（1）電穿孔：當電流通過細胞時，導致細胞外表面電壓發生改變，誘導產生跨膜電壓［11］。隨著電壓逐漸增大，導致細胞膜上被誘導的跨膜電壓亦逐漸增高［12］，電對細胞膜的作用力逐漸平衡甚至大于細胞膜自身的水合作用力，最終導致電穿孔的發生［13］；電壓越大，導致的電穿孔越不易修復，當超過細胞膜孔道修復能力后，電穿孔成為不可逆，且孔道間可相互融合，形成大的孔道，細胞膜的完整性遭到破壞，細胞崩塌死亡；另外，隨著電穿孔的增多，細胞外的大量離子進入細胞內，細胞內的某些離子亦可流漏到細胞外，細胞內離子發生劇烈變化，細胞內滲透壓明顯增高，當其超過細胞的承受能力時，細胞即可崩解壞死［9］。（2）蛋白質變性：哺乳動物的細胞膜中蛋白質約占30%，通常這些蛋白質由酸性、堿性基團構成側鏈。一方面，這些側鏈可直接被電場作用，導致其變性；另一方面，這些側鏈具有電偶特性，可沿跨膜形成一個大的電偶力矩，在電場的作用下，逐漸增大場強，就能引起這些側鏈的結構改變，引起化學鍵的斷裂，從而造成這些蛋白的分崩離析，并引起細胞不可逆的損傷［9］。

四、高頻電刀對卵巢及其功能的影響

據文獻報道，湖南長沙地區育齡期婦女（20～49歲）不孕癥發病率為11.08%、子宮肌瘤發病率為9.8%、卵巢囊腫發病率為3.1%［14］。對于有手術指征的這類患者，腹腔鏡下手術成為其首選手術方式。在婦科手術中，無論開腹手術還是腹腔鏡、宮腔鏡、宮頸高頻電刀環切術等微創手術，高頻電刀均為必備手術器械之一，在腔鏡手術中更為重要，在手術中往往承擔著切割分離、電凝止血等重要作用［15］。

在臨床上，除了卵巢疾病（如卵巢巧克力囊腫、單純卵巢囊腫、卵巢內成熟畸胎瘤、卵巢顆粒細胞瘤等）的手術需在卵巢組織上操作外，對盆腔其他組織病變（子宮漿膜下肌瘤、盆腔子宮內膜異位癥、腹腔鏡雙側輸卵管整形等）的操作中，應盡量避免觸及卵巢，以保持卵巢組織的完整性及卵巢功能的完好性［16］。

在卵巢疾病的手術中，經高頻電刀電切或電凝止血操作后，電極作用中心區發生不同程度的汽化改變，從而達到切割或止血的效果。但中心作用區域之外的周圍卵巢組織，亦可發生不同程度的損傷，距離中心作用區越遠，損傷程度越小。有研究表明雙極電刀與單極電刀在手術操作過程中對卵巢組織存在損傷［17-20］，且對卵巢近期功能的損傷程度不同，單極電刀較雙極電刀明顯［21-22］。梁軍等［23］關于腹腔鏡巧克力囊腫剝除術中高頻電刀電凝的研究表明，卵巢疾病手術中采用高頻電刀電切或電凝后，卵巢儲備功能受到影響，表現為黃體生成素（LH）、卵泡刺激素（FSH）升高，雌二醇（E2）、竇卵泡數較術前減少，且術后6月較術后1月更為明顯。但金瑞林等［24］關于單側卵巢子宮內膜異位癥腹腔鏡手術中高頻電刀電凝止血對卵巢儲備功能的研究表明，術后1 月較術前LH、FSH 均有升高，且竇卵泡數減少，表明術后卵巢儲備功能受到損傷，然而術后6 月較術前LH、FSH輕度升高、竇卵泡數輕度減少，較術后1 月LH、FSH 有所降低，竇卵泡數稍增多，表明卵巢儲備功能在術后6 月能部分恢復。另外，王麗娜等［25］關于腹腔鏡下卵巢巧克力囊腫剝除術中3 種止血方法的研究，比較了術前、術后1 月及術后6 月的FSH、LH、E2水平及竇卵泡數，認為單極電凝止血和雙極電凝止血較鏡下縫合止血更易造成卵巢儲備功能的降低，單極電凝止血比雙極電凝止血造成卵巢儲備功能的降低程度更為明顯。由于隨訪、實驗時間跨度等因素的影響，對卵巢儲備功能的研究基本局限于術后6 月［26］，所以僅能得知術后短期內卵巢功能的變化，而對于手術中高頻電刀對卵巢功能的遠期影響尚缺追蹤研究。

五、高頻電刀對子宮內膜的影響

子宮內膜息肉是一種常見的婦科疾病，除了引起陰道不規則流血，還能引起患者不孕［27］。據相關調查，我國子宮內膜息肉不孕癥狀患者占據了全部不孕癥患者7.2%～15.6%［28］。既往常采用診刮術來治療子宮內膜息肉，隨著宮腔鏡和高頻電刀的出現，臨床上出現了宮腔鏡直視下息肉刮除術、微剪刀剪切術、電切術等。宮腔鏡直視下息肉電切術是將高頻電刀置于子宮內膜息肉的基底層根部，逐漸切割，深達根部下方約2 mm 淺肌層，必要時切除息肉周邊少許正常內膜組織，以減少術后復發。有研究報道，宮腔鏡直視下息肉刮除術較電切術具有高的復發率［29］，兩種手術后患者月經量均減少，但電切術后患者月經量減少更為明顯。高天明等［30］報道，宮腔鏡下子宮內膜息肉微型剪刀切除術后半年內患者月經量較術前明顯減少，隨訪至1年時月經量基本恢復同術前；而高頻電刀電切術后半年及1年時患者月經量均較術前明顯減少。

眾所周知，子宮內膜基底層下5～6 mm 的肌層內為豐富的血管網，當高頻電刀電切深度把握欠佳就可能導致術中大出血。根據李愛華等［31］的研究，電刀可對其作用組織周圍約5～6 mm 的組織產生不可逆的損傷，高頻電刀切除子宮內膜息肉時，電切深達息肉根部以下約2 mm 的淺肌層，除外對黏膜下肌肉產生影響，更有可能對淺肌層內的血管網產生不同程度的影響，從而影響子宮內膜的血液供應，導致子宮內膜薄、月經量明顯減少。之后王燕等［32］提出，對子宮內膜息肉患者，若不考慮生育問題，首選宮腔鏡下子宮內膜息肉電切術，而要求生育的患者采用宮腔鏡下定點刮匙刮宮術。另外，宮腔鏡下息肉電切術中，高頻電刀在工作時產生的熱作用和非熱作用能否對周圍子宮內膜造成損傷，比如對雌、孕激素受體等的破壞，尚需進一步研究。

宮頸環形電切術（LEEP）是近幾年才發展起來的一種宮頸錐切方法，是采用金屬環通以高頻電流錐形切除宮頸組織術，現在已經逐步廣泛應用于臨床。LEEP在手術時間、患者疼痛和術中出血量、術后陰道排液等方面明顯優于宮頸冷刀錐切術（CKC）［33-34］。LEEP中環形高頻電刀常常采用3.8 MHz的超高頻電流，在接觸機體組織的瞬間，由組織本身產生阻抗，并吸收電波產生高熱完成切割、止血等作用［35］。環形高頻電刀在切割病變宮頸組織時，一般持續（6±3）min［36］，較CKC手術時間［（30±6）min］明顯縮短，且術中出血量明顯減少。

臨床上常有LEEP術后患者因月經量減少就診，除外宮頸粘連或狹窄的因素，還有一部分不明原因的月經量減少。LEEP術還有以下遠期并發癥：宮頸管狹窄、宮頸管粘連、宮頸塑形欠佳、宮頸內膜異位癥、宮頸管內膜缺失、罕見宮頸骨化等。結合臨床上患者LEEP術后不明原因的月經量減少的現象，根據LEEP的作用原理可能推測：當環形高頻電刀切除宮頸病變組織時，高頻電流如果可以經過宮頸管黏膜向子宮腔內黏膜傳導，雖然電流逐漸衰減，但可以通過熱效應和非熱效應對子宮內膜造成損傷；另外，LEEP 術持續時間約6min，造成局部極高熱，并且操作時間明顯長于腔鏡手術中電凝或電切的作用時間，其熱效應的時間累積效應可能更為明顯，如果高熱由宮頸向子宮腔內傳導，可能損傷子宮內膜，從而導致患者術后月經量減少。但具體情況尚需動物實驗或臨床實驗進一步研究論證。

六、高頻電刀對其他組織的影響

高頻電刀除對手術中需要切斷或止血的組織作用外，尚會有逐漸衰減的電流流經作用范圍外的周圍組織，通過熱效應和非熱效應可對周圍的組織造成程度不同的影響。根據與電刀作用組織的距離不同，周圍組織所受的影響亦不相同。一些研究［31，37-38］采用兔活體皮膚、腎臟組織、肌肉組織，研究高頻電刀的作用及對周圍組織的損傷影響，結果顯示隨著輸出功率的逐漸增大，高頻電刀作用中心區組織（即與電刀接觸的組織）的汽化深度和汽化表面積逐漸增大，且電刀作用處之外的組織亦受到損傷。通過電鏡可以觀察到皮膚和腎臟組織灼傷緣0～6mm 范圍的組織發生凝固性壞死，甚至還可見到細胞內超微結構的輕微損傷；在肌肉組織灼傷緣0～6mm 范圍的組織發生凝固性壞死外，而且細胞內超微結構的損傷十分嚴重。雖然隨著電流的衰減，損傷程度從完全破壞（不可逆損傷）到輕度破壞（可逆損傷）不等，但電刀對不同組織損傷程度和范圍是不同的。

以上只研究了皮膚、肌肉、腎臟組織鄰近高頻電刀中心作用區及距創緣6mm 以內的范圍，尚未研究電灼創緣與正常組織（未受電流影響）間的最近距離，但足以證明高頻電刀除了電極的直接作用組織外，可以通過熱效應及非熱效應對作用周邊的正常組織也可產生從可逆到不可逆的不同程度的直接損傷。

七、結語

高頻電刀除電切和電凝作用外，還可以通過熱效應和非熱效應對周圍組織產生從完全破壞到輕微損傷不同程度的影響。對于婦科內分泌及輔助生殖來說，手術中高頻電刀的使用可能造成卵巢組織、卵巢功能及子宮內膜的損傷。研究表明高頻電刀操作后在短期內可造成卵巢功能減退，甚至較長時期的子宮內膜受損，而亦有LEEP術后月經量明顯減少的臨床現象。故在臨床手術操作過程中，還應盡量減少對卵巢、子宮內膜的直接操作，盡可能保留更多的正常卵巢組織、內膜組織，還應減少高頻電刀的使用頻率和時間，減少對作用組織的重復操作，必要時增加重復操作的間隔時間，并輔以冷生理鹽水，盡可能減少對卵巢組織、子宮內膜的損傷，以保存患者卵巢和子宮內膜結構和功能的完好，進而保護患者的生殖健康。而對于高頻電刀操作對于組織結構和功能的遠期影響仍值得關注和研究。

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