番外剧场11：入门科普！超声手术刀之结构与作用

海澜澜（作者）今天是医学系列的科普

海澜澜（作者）伊集院君，这第一场，是介绍超音波手术刀的

海澜澜（作者）属于入门级别，能请您先打头阵吗？

伊集院露出人畜无害的青涩笑容——

伊集院登没有问题

伊集院登那我们就开始今天的小课堂吧

伊集院登超音波手术刀是手术室的常客了

伊集院登它是一种高频电外科设备

伊集院登主要用于生物组织的切割与血管断端闭合等操作

超声手术刀具有出血少、对周围组织伤害少、术后恢复快等特点。其作用于人体组织，起到切割与凝闭的作用，不会引起组织干燥、灼伤等副作用。

刀头工作时也没有电流通过人体，在手术室中有着广泛的应用，有“无血手术刀”之称。

伊集院登在管理类别中，超音波手术刀属于Ⅲ类医疗器械

伊集院登想初步了解结构的读者们可以看看下面这张图

超声手术刀的主要组成包括：主机、换能器手柄、超声刀头、脚踏板，如图所示。

伊集院登我来分解一下超声手术刀的结构

伊集院登会涉及到一些物理学知识——

1. 主机是一个高频电流发生器，负责提供稳定的超声频率电信号。

2. 换能器手柄是超声手术刀的关键部件，超声刀中的超声换能器是将输入的电功率转换成机械功率的能量转换器件

伊集院登机械功率即超声波信号，高于20kHz

伊集院登其好坏直接关系到切割止血及血管凝闭的效果

海澜澜（作者）频率这么高……

3. 刀头连接换能器手柄使用，对人体软组织起到切割止血、分离、凝闭作用。

4. 脚踏板有两个踏板，起到激发最小或最大功率的作用。超声刀手柄上同样有两个激发最小或最大功率的按钮。

遇见（作者）这个我倒是听说过

遇见（作者）最大功率主要用于组织切割

遇见（作者）最小功率主要用于止血

伊集院登正解，接下来我们看看工作原理

超声手术刀的主要作用机理为主机输出电信号，经由换能器利用电致伸缩效应或磁致伸缩效应，将超声电能转换为机械能产生高频振动，通过变幅杆的放大和耦合作用，推动刀头工作并向人体局部组织传播能量，从而达到手术治疗目的。

海澜澜（作者）这些对于理科生来说，很好理解

海澜澜（作者）虽然我也忘得七七八八了……

超声手术刀手持部件的结构如图所示。

伊集院登另外，细心的小伙伴应该注意到了

伊集院登超声刀头振幅很小，但振动频率极高

伊集院登从而产生了很高的瞬时加速度

伊集院登因此在进行软组织切割时，被作用部位可迅速被切开，而不伤及其周围组织

遇见（作者）这么说来。就是一瞬间的事情了

伊集院登是的，还有哦

伊集院登超声刀头接触到人体后还会产生微声流作用、空化效应、热效应及止血效应

这些效应是什么概念呢？

1. 微声流作用：表现为超声振动使被作用组织变成均浆，切割升温时会使组织中的脂肪逸出。液化组织在刀头振动作用下，可在刀头附近形成微声流，微声流伴生的切应力使组织细胞遭到破坏。

2. 空化效应：使组织液中大量的微气泡（空化核）体积急剧膨胀、破裂引起组织层面的分离从而达到解剖分离的效果。

3. 热效应：是由于超声波频率高、能量大，在被介质吸收时，部分能量转化为热能，从而引起生物组织温度的升高。

4. 止血效应：超声手术刀工作时，高频振荡的刀头接触组织液或血液，产生强烈的空化效应，大量空化泡爆裂的热效应使其附近的蛋白质破碎凝固并堵塞于血管断口处实现紧急止血；

同时，手术刀切割时不论是振动摩擦还是空化效应，都会导致作用机体出现一定程度的升温，可提高该区域附近血液中凝血酶的活性，从而加速凝血反应过程。

遇见（作者）很硬核的生物学知识啊

遇见（作者）鄙人不才，需要慢慢消化消化了

海澜澜（作者）托伊集院的福，我想起来很多相关的术语知识呢~

希望大家不会觉得太难吧……