用于切割和闭合血管的热焊接器械-加图

一种用于切割和闭合血管的热凝器械

Michael R. Treat*MD

纽约哥伦比亚大学外科

概述

背景：单电极电手术器械在腔镜手术的局限和危险性是众所周知的。双电极和超声手术器械试图解决这些问题,但是在某些临床应用上也不尽如人意。一种新型的仪器可以有效止血和切割，而周围组织损伤轻微。这些仪器使用直热式同时伴有压力使组织中的以蛋白质为基质的结构发生一系列的变性，粘着或者断裂。由于主要技术简单，所以这些仪器的成本效益很高。单电极手术器械和工作模型与双电极和超声手术器械对组织的效应对比如下：

方法:在猪肠系膜血管模型人为造成周围组织热损伤和血管爆裂力。

结果:当血管爆裂力超过300mmHg时，新仪器仍能有效地闭和组织,仅引起周围一毫米之内的组织损伤。

结论:这种高效益的直热式技术可作为止血和切割方式的有用的替代,特别是用于要明显减低对周围组织的损伤的情况。

引言

一种由使用热能和压力同时止血和切割血管及其它组织的手术器械是由哥伦比亚大学外科和Starion仪器公司共同开发的。这个手术器械给外科医生多了一种技术方面的选择: 双极电凝和超声波止血闭合血管设备。本文的目的是阐述这个新仪器的的功能,指出和其它仪器的区别，特别是和超声波止血剪刀的区别。

背景

血管凝固涉及到施加能量使组织的蛋白质变性。这些蛋白质变粘稠，形成血凝块。分子水平的改变为施加的能量使组织的蛋白质三维形态改变,蛋白链解体。解体的蛋白链暴露出氢键亚基。在解体的状态下，新的氢键亚基不仅在同一个蛋白链内形成，而且在相邻的蛋白链之间形成。实际上，这些解体的蛋白链互相粘着在一起形成纠缠在一起的蛋白链状结构的基质。这是一个生化过程，不涉及到正常凝血机制中的生物凝集过程。

为了闭合血管，最好是同时加压以促进变性的组织蛋白质粘着在一起。这个过程称为“组织焊接”。有多种能源被用来产热，最终使蛋白质变性。这些能源可以是激光，单极或双极射频电流和超声波。这些能源被看做是中间能源,因为热能才是最终途径。

新型热仪器的开发者假设所需要的蛋白质变性通过使用直接热能加热组织比使用中间能源形式更有效。所选用的产热元件仅仅是由低压直流电驱动的简单的电阻丝。

这个仪器的主导部分(图1所示的黑色的下部钳口)有镍热器件和热绝缘把手组成。热绝缘层是隔离镍电阻丝的热效应，使仪器的其它部分和钳口的外侧面没有热效应。闭合两个钳口，把热部件压入贴附在仪器的另一个钳口上有顺应性的硅树脂“靴”内。如图2所示，硅树脂“靴”

图1：观察Star ion仪器的头部。下方(黑色)的钳子图2：Star ion仪器钳子的热能剖面图。切割区

由绝缘材料覆盖，热能在钳子的中部产生。上方(白域的高温足可以干净地蒸发和切除组织。血凝

色)的钳子穿着一层硅树脂“靴” 区域温度在60-100o C。

图3：显微镜照片显示了使用Star ion仪器焊接的图4：同一焊接区域的更高能量显示，远离实际焊接

2mm猪胃网膜血管组织的情况。焊接区域是左边较区域没有热损伤。放大倍数：150x

深颜色的向上的卷缩区域。放大倍数：50x。

图5：显微镜照片显示了使用Star ion仪器焊接的图6：显微镜照片显示了使用超声波仪器焊接的

0.67mm猪肠系膜血管的情况。远离实际焊接区域 0.54mm猪肠系膜血管的情况。远离实际焊接区域的

的细胞壁没有变化(黑色“鸭嘴”)。150x 细胞壁周围的细胞层分离或分裂显示了广泛地侧面

组织损伤。

有助于制造一个热梯度。热梯度为狭窄的高温切割区和其两侧的低温凝血区。

温度梯度是仪器功能的关键所在。使同时切割、止血成为可能。双侧对称分布的温度梯度使得这个仪器在切割区的任何一侧闭合血管的两端。由于热从镍铬合金向外辐射，切割区的宽度比镍铬合金的实际物理直径略宽。在切割区的高温足以通过直接蒸发组织而切开组织，仅有轻微灼伤。我们测量到的温度在摄氏300-400度。距镍铬合金中心大约500微米(千分之一毫米)以外的温度下降到摄氏100以下。这是一个通过蛋白质变性使组织止血闭合的理想温度。硅树脂”靴”另一种重要功能是在切断的血管两端具有很强的闭合能力。此功能是通过在低温凝血区对血管壁施加压力或束缚血管壁来完成的。压力的效应和热对组织的变性的作用产生止血和闭合的功能。

仪器对血管壁的效果是在切割区任一侧的血管两端产生一个凝血闭合区的同时利索地切断血管。

热损伤和爆裂压力的测量

材料和方法

直接产热器械是烧灼钳和Starion仪器公司生产的5mm腔镜热结扎剪。这两种Starion直热式器械使用一个本质相同的功能部件。超声仪器使用的是Ethicon 内窥手术器械公司生产的5mm超声刀。实验是在被麻醉的40公斤的猪身上用腹腔镜进行的，术后动物不需要存活。实验过程遵照大学的IACUC(动物实验)标准进行。

在手术的第一部分我们对由新仪器和超声止血钳闭合组织伴随的损伤进行解剖和组织学测量。使用的肠系膜血管直径大约为1mm。钝性分离肠系膜血管然后用直热式或超声止血钳闭合血管，切断血管。我们立即就发现组织的焊接失败或在四个小时实验过程中的后期发现组织的焊接失败。肉眼可见的组织损伤用放大镜和数字卡尺测量。测量在被闭合和切割的血管任何一端进行。肉眼所见发白的组织被当做热损伤(止血的)组织测量。血管被切下后送交组织学检查。

血管的组织切片为纵行切片。显微镜下评估组织焊接的完整性和周围组织的热损伤程度。由于猪的肠系膜血管丰富我们用直热式器械做了137个焊接点(74例为烧灼止血钳，63例为腔镜热结扎剪)，用超声刀做了14个焊接点。超声刀和Starion热结扎器械都满负荷工作。

实验的第二部分，在猪的单个肠系膜血管插入用非常细的针头通过三通接头和动脉压力监测仪器，高压注射器连结的导管。然后用热或超声能量装置闭合切断血管。爆裂压力的测量的途径是一边缓慢推注射器一边观察监测仪器。我们测量了九个热装置处理的较小的肠系膜血管(8例为烧灼止血钳，1例为腔镜热结扎剪)。接着又以同样的方法对同一个动物测量了胃网膜血管，4例为烧灼止血钳，1例为腔镜热结扎剪,确还有一例是超声仪器处理的血管。用于这部分实验的血管数目受到复杂的肠系膜血管插管技术和胃网膜血管相对有限的长度的限制。

结果

热能刀与超声器械造成热损伤的比较

超声刀热损伤范围平均1.351mm 热能刀热损伤范围平均0.861mm