腹腔鏡手術中器械對人體的損傷及預防

婁正林，張堅，張婧

上海交通大學醫(yī)學院附屬仁濟醫(yī)院資產(chǎn)管理辦(上海，200126)

腹腔鏡手術中器械對人體的損傷及預防

婁正林，張堅，張婧

上海交通大學醫(yī)學院附屬仁濟醫(yī)院資產(chǎn)管理辦(上海，200126)

該文分析了微創(chuàng)手術中使用的腹腔鏡電外科器械對人體造成損傷的原因與風險，提出電外科器械的絕緣性能損壞是導致病人損傷的原因。預防損傷方法是對在用腹腔鏡外科器械電絕緣性能進行檢測。采用激勵電壓值和檢測漏電流，計算其電阻值來判斷絕緣性能。同時對檢測漏電流的設備兆歐表、數(shù)字兆歐表與數(shù)字化方法絕緣檢測儀的應用進行了分析，數(shù)字化方法絕緣檢測儀檢測方便、可靠，能精確地判斷出絕緣層破損位置。

腔鏡； 手術器械； 絕緣

0 引言

微創(chuàng)手術以其創(chuàng)傷小、瘢痕小、手術并發(fā)癥少、病人術后恢復快、痛苦少等優(yōu)點，越來越得到臨床青睞。腹腔鏡已成為為微創(chuàng)手術無可替代的載體，并伴隨著手術醫(yī)生經(jīng)驗的積累、嫻熟的操作以及越來越高的要求而不斷發(fā)展。隨著腹腔鏡設備的廣泛應用及手術量的大幅增加，腹腔鏡手術中造成呼吸、脈搏驟停，臟器電燒傷的病例也隨之增加[1]。在微創(chuàng)手術過程中，使用腹腔鏡或任何電外科的儀器設備，都有可能對患者造成灼傷或者擊穿非目標組織的后果。既給患者帶來不必要的痛苦甚至生命危險，又增加了手術醫(yī)生的風險和壓力。因此，減少與預防腹腔鏡手術中器械對患者的損傷是值得探究的課題。

1 電外科器械絕緣方式及絕緣性能下降的成因和風險

一般說來，絕緣就是使用不導電的物質(zhì)將帶電體加以隔離或包裹，防止觸電等意外事故的發(fā)生。尤其對與人體甚至與臟器緊密接觸的醫(yī)療設備來說，良好的絕緣尤為重要。絕緣的材料大致分為氣體、液體和固體絕緣三大類。其中的氣體、液體絕緣在強電作用下被擊穿會喪失絕緣性能，但一旦失去外加的強電場后一般可以恢復其電氣絕緣性能。而固體絕緣物質(zhì)在被擊穿后，一般不可逆，即會完全失去電氣絕緣性能。

腹腔鏡電手術器械絕緣層采用固體絕緣方式，其固體絕緣層的破損往往無法避免，運輸過程中的磨損，消毒、滅菌過程中的磨損，進入人體時的腐蝕都會造成絕緣層的破損。最主要的誘因還是因其長期處于高電壓的工作狀態(tài)，例如，在電凝模式下工作電壓達3 000～9 000 V,電切時約為1 300～4 000 V，長期的這種工作狀態(tài)，會使得熱擊穿(電場作用下，電解質(zhì)內(nèi)部熱量積累、溫度過高而導致失去絕緣能力)和電化學擊穿(電場作用下，電解質(zhì)發(fā)生緩慢的化學變化，最終失去絕緣能力)的可能性隨著器械使用時間和次數(shù)增加逐漸積累。

腹腔鏡手術器械中的高頻電刀一般分為單極和雙極兩種應用方式，單極高頻電刀因其能提供電凝、電灼、電切等多種應用而在手術中得到更多的應用。按照腹腔鏡手術的工作方式，手術中進入人體的單極式的手柄采用固態(tài)絕緣材料包裹，刀頭裸露工作，從整個器械長度來看，約95%的長度不在手術醫(yī)生的視野中，絕緣層的破損造成的傷害手術醫(yī)生無法及時發(fā)現(xiàn)，風險極高[2]。

圖1 進入人體器械示意圖

2 絕緣性能測試的理論依據(jù)

根據(jù)WS310《清洗消毒及滅菌技術規(guī)范操作規(guī)范》中5.6.3條要求： 帶電源器械應進行絕緣性能等安全性檢查。但實踐中，腹腔鏡電外科器械的絕緣層的破損一般肉眼無法察覺，即使肉眼發(fā)現(xiàn)破損，如何確認破損處的絕緣狀態(tài)達不到安全性要求也非常棘手。因此，確認絕緣性能是否合格的測量方式和手段至關重要。理論上，良好的絕緣狀態(tài)下，帶電物體不能通過絕緣物質(zhì)形成電流回路，帶電導體與絕緣層之間的電阻值應為無窮大。對電外科器械采用的固體絕緣方式來說，如果絕緣層被破壞，則會在絕緣層中出現(xiàn)空氣介質(zhì)，在外加激勵電壓的作用下，介質(zhì)被擊穿，形成漏電流回路，根據(jù)歐姆定律R=V/I的計算，可通過外加激勵電壓值和漏電流數(shù)值計算出的電阻值，判斷絕緣性能。在實際應用中，由于環(huán)境等因素的影響，一般在測量值大于一定的數(shù)值時即可認為絕緣狀態(tài)合格。

空氣是由氧、氮、水蒸氣、二氧化碳等多種氣體組成的氣體混合物，在正常情況下，氣體分子不帶電(顯中性)，但在射線、受熱及強電場的作用下，空氣中的氣體分子會失去一些電子，這些失去的電子與其它中性分子相結合而得到電子的氣體分子帶負電，稱為空氣負離子。負離子具有熱電性和壓電性，既使在微小的溫度和壓力變化的情況下，亦能引起負離子晶體之間的電勢差，從而使空氣發(fā)生電離。在均勻電場，氣壓為0.098 MPa、溫度為20 ℃、兩極間距離大于0.1 cm 的條件下，空氣擊穿電壓與極間距離保持以下關系：Vj=3b+1.35(Vj-空氣擊穿電壓，kV；b-電極間距離，mm)所以擊穿1 mm空氣大約需要3 kV的電壓。[3]

3 絕緣測試的方法及預防控制

在實踐中，兆歐表即絕緣電阻表，或俗稱為搖表，由于其測出的電阻值可以較為真實地反映被測試物在高電壓狀態(tài)下的絕緣性能，被廣泛用于電氣設備絕緣性能的測試。傳統(tǒng)的兆歐表通過手搖發(fā)電機(搖表)產(chǎn)生激勵高壓加在被測物體上，激勵高壓可達數(shù)千伏，從而達到空氣電離的擊穿電壓要求，通過檢測測試回路中的漏電流，根據(jù)歐姆定律獲得電阻值。這種手搖發(fā)電器的操作方式對手搖電機的轉(zhuǎn)速和持續(xù)時間等要求很高，測試非常的繁瑣，且測量精度低。

在此基礎上發(fā)展出的數(shù)字式兆歐表則通過直流電壓變換器將電池電壓轉(zhuǎn)換為測試電壓，測試結果通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后可由數(shù)字顯示器顯示。醫(yī)院經(jīng)常使用的電氣安全分析儀就是一款數(shù)字化的兆歐表，該設備被廣泛用于醫(yī)院各種醫(yī)療設備的電氣安全性檢測[4]，但從該設備的絕緣阻抗測試方式來看，首先需對被測物的良好絕緣狀態(tài)下的數(shù)值測量保存，在后期的測試時，根據(jù)實測的值與先期保存的值人工進行比較，從而判斷被測物實時的絕緣性能。數(shù)字式兆歐表仍然無法完全避免傳統(tǒng)兆歐表具有的測試精度低，操作復雜，測量結果易測試人員操作水平影響等缺點，使其很難被用于直接與人體臟器接觸的電外科設備的絕緣檢測。

我院目前采用的絕緣檢測儀，可以認為是數(shù)字式兆歐表的再次改進，采用了電池供電，最高可產(chǎn)生8 kV的激勵電壓。該測試儀一端連接金屬導體，另一端可以手持在絕緣層一側移動掃描，在固態(tài)絕緣層的破損處，不接觸金屬導體而使空氣電離產(chǎn)生漏電流且可控制漏電流低于0.1 mA保證測試者及被測物安全，漏電流觸發(fā)聲光報警，可以精確地判斷出絕緣層破損位置，幾乎不受測試環(huán)境及測試人員操作水平的影響，可重復性高且結果可靠。我院在使用這一設備對腹腔鏡器械進行定期檢測，從檢測結果和臨床使用反饋來看，該設備能較好的滿足測試的需要。

4 結語

從搖表到數(shù)字式兆歐表再到數(shù)字化的絕緣檢測儀，技術的發(fā)展和創(chuàng)新使得醫(yī)用設備安全性的檢測越來越可靠、高效。但是，即使是最新的檢測方式仍然沒有徹底克服通過高壓激勵，產(chǎn)生空氣電離，測量漏電流這一方式的固有缺陷。高激勵電壓的加載本身就容易造成絕緣物質(zhì)的熱擊穿和電化學擊穿，加速了絕緣性能的下降。因此，無損的絕緣測試方法值得期待。在激光研究領域中，可實現(xiàn)的激光脈沖脈寬越來越短，功率越來越強。強激光會輕易引起空氣的電離，形成光致大氣等離子體，造成激光能量衰減，阻礙強激光的遠距離傳輸[5]。但其易造成空氣電離的特性正是無損檢測的一種實現(xiàn)途徑。以激光脈沖在固態(tài)絕緣物質(zhì)的破損處激發(fā)空氣電離，并以較低的電離維持電壓行程漏電流回路，克服高激勵電壓對被測物絕緣物質(zhì)的破壞。這一方式的實現(xiàn)也許存在大量的難題需要克服，也可能還有更好的檢測方式等待被研究發(fā)現(xiàn)。

[1] 孫靜,邵敬於,馮纘沖,等. 腹腔鏡下電損傷腸管2例分析[J]. 現(xiàn)代婦產(chǎn)科進展,2003,12(1):70-71.

[2] 牟鳳萍,向川蓉,楊玫. 腹腔鏡單極高頻電手術電損傷原理診治和預防[J]. 實用醫(yī)技雜志,2006,13(13):2258-2261.

[3] 康強,顧霄,徐陽,等. 直流局部放電檢測技術綜述[J]. 南方電網(wǎng)技術,2015,9(10):69-77.

[4] 饒遠. 醫(yī)用高風險設備的電氣安全檢測及分析[J]. 中國醫(yī)療設備,2014,29(7):55-56.

[5] 韓曉玉. 光致大氣等離子體特性研究[D]. 成都：電子科技大學,2006.

Injury of Medical Instruments to Human Body in Laparoscopic Surgery and the Prevention Strategies

LOU Zhenglin,ZHANG Jian,ZHANG Jing

Departmentof Asset Management,Renji Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University School of Medicine (Shanghai,200126)

This paper analyzed the causes and risks of the injury to human bodies caused by the used laparoscopic medical instruments in minimally invasive surgery,and suggested that the cause of patient injury may be the insulation failure of the used laparoscopic surgical instruments. The precautionary approach is to detect the electrical insulation performance of the used laparoscopic surgical instruments. The electrical insulation performance of the used laparoscopic surgical instruments could be estimated by their resistance,which was calculated based on their excitation voltage and leakage current. Meanwhile,this paper also analyzed the equipment megohmmeter,digital megohmmeter and digital insulation detector used for the detection of leakage current. It can be concluded that the digital insulation detector was convenient and reliable,and could accurately judge out the damage location of insulation layer.

endoscopy,surgical instruments,insulation

10.3969/j.issn.1674-1242.2017.01.017

婁正林，E-mail:louzl039@163.com

R318.6

A

1674-1242(2017)01-0054-03

2016-12-12)