第三节　腹腔镜手术的仪器、器械及其发展

外科手术的发展与进步与手术器械、设备的发展密不可分，微创泌尿外科手术更是如此，没有腹腔镜设备、仪器的完善，就没有微创泌尿外科手术的发展与普及。

一、腹腔镜成像系统（包括3D腹腔镜）

整个成像系统包括5个部分：腹腔镜、冷光源、摄像机、监视器和光缆（图4-1，图4-2）。

1.腹腔镜

应用于腹腔镜手术的内镜要产生明亮清晰的图像并不失真。其有各种不同的尺寸和广角镜头。镜体长度30cm，直径1～12mm，镜面视角（内镜轴方向与视野角中分线所成角度）0°～90°。一般有0°、30°、45°、70°。临床上最常用直径10mm，视角0°或30°的腹腔镜。选择视角很重要。角度小的腹腔镜便于手术操作，30°镜或角度更大的镜可以提供在特殊角度下的手术视野。由于技术的不断改进，微型化腹腔镜已经问世。直径小的腹腔镜对患者损伤也小，但手术视野小，手术有时不方便。但现广泛应用于泌尿外科腹腔镜手术的仍是直径10mm的腹腔镜。

2.冷光源

可为腹腔镜手术视野提供照明。内镜技术的发展得益于纤维光束技术的出现，借助于氙光源或卤素光源可以提供100～300W的高强度光源，来自这些灯泡的热量通过红外线光谱的滤过作用而大大减小，光所产生的热量在光导纤维传送过程中大部分被消耗掉，因此称为“冷光源”。常用冷光源有卤素灯、金属卤素灯及氙灯。其中氙灯因其色温接近自然光，灯泡的寿命长，更适用于内镜照明。目前大多数的摄像机利用自动白平衡（2100～10 000K）来分析和补充冷光源的不同色温，使不同的光源可以得到相同的影像效果。

3.摄像机

电荷耦合器（charge coupled device，CCD）芯片的发明，使得摄像机得以微型化，从而能将摄像机接口连接到腹腔镜目镜端，与监视器连接，可以在屏幕上清晰地呈现出腹腔内的图像。这对于进行腹腔镜手术尤为重要，与此同时可以通过该系统将手术过程记录下来，供之后进一步复习研修。

常用的视频系统包括光学转换器、CCD摄像机、彩色监视器及图像记录系统。早期内镜摄像机由单极或三极电视显像管组成，单极管摄像机传送到彩色监视器上的图像彩色清晰度不理想，三极管摄像机是经棱镜再由3个不同的电子管处理后将图像颜色分为3种主要颜色，即红、黄、蓝三元色。这种摄像机的彩色清晰度很好，但装备体积大。在20世纪80年代后，内镜摄像技术发展很快，目前的摄像机体积小、重量轻，且分辨率高，色彩逼真，而数字化摄像机的图像清晰度又有了很大的提高。目前市场供应的主要有单晶片CCD、三晶片CCD摄像系统。三晶片CCD摄像机图像质量明显优于单晶片摄像机，但三晶片摄像机售价也相对较高。为适应现代外科无菌手术需求，摄像头可高温高压灭菌，更可扩展为电子腹腔镜及三维立体（three dimensional，3D）腹腔镜。

现代图像显示技术使腹腔镜技术向前迈进了一大步，但传统2D腹腔镜图像缺乏深度感知和空间定向，需要经过长时间严格训练才能适应。而3D腹腔镜技术的出现恰好弥补了这一缺点。与传统的2D腹腔镜技术相比，3D能够带给医生更为真实的三维立体图像，从而更好地辅助医生完成手术操作。3D成像最早被应用在机器人腹腔镜手术当中，并在欧美发达国家被广泛应用。目前3D腹腔镜已经发展到第二代技术，其工作原理为：通过两个独立的摄像头分别捕获图形信号，由两条数字光学通路传输到一个三维数字处理单元进行处理，并最终反馈到高分辨的3D显示器上，术者通过佩戴偏振3D眼镜获得3D图像。

与传统2D腹腔镜技术相比，3D腹腔镜技术有以下优势。

（1）3D摄像系统使用方法和现有内窥镜摄像系统接近，不需要改变术者的手术习惯和操作步骤。

（2）3D腹腔镜的操作较2D腹腔镜的操作学习曲线明显缩短，对操作人员无特殊要求，易培训，且与2D腹腔镜所用设备无特殊，较易维护，完全可保证设备正常运行。

（3）3D手术优势在于还原了真实视觉中的三维立体手术视野，让外科医生身临其境，缝合打结等精细操作相比2D环境下变得非常容易。

（4）3D放大效果比2D大，具有明显的解剖优势，使组织之间的间隙更加清晰，有利于精细解剖，可更好的保护神经等重要结构。因而也更适于在难度较大的手术中使用。

（5）3D高清腹腔镜为手术医生提供高清的手术视野和深度的感知，为微创手术提供了立体视觉效果。高清的视野和对深度的感知将帮助医生解剖、缝合及识别关键部位，尤其改善了腹腔镜医生对深度的感知，这是二维视觉效果无法实现的。

（6）目前3D腔镜手术的花费与2D手术接近，不产生过多额外费用。另外适用于2D腔镜治疗的患者原则上也适用于3D腔镜。

4.监视器

在观察系统中，监视器是一个重要的组成部分。腹腔镜手术所用监视器宜采用彩色监视器，对图像质量影响很小，能达到450～700线的分辨率。

5.光缆

又称导光束，其主要作用是连接腹腔镜和冷光源。一般用光导纤维导光束。每根光导纤维直径10～25μm，每条光缆含有多达10万根光导纤维。由于光导纤维纤细，使用过程中容易折断，故在使用时避免对折，以免损坏光导纤维，影响光线的输送。

二、气腹系统

二氧化碳气腹是腹腔镜手术的基础。气腹建立后可使腹腔内压力增高，横膈上抬，在为手术提供良好的视野和足够的操作空间的同时，会对机体的呼吸、循环系统产生一定的影响。因此，认识气腹并掌握正确气腹的建立，对于手术的顺利进行及保障手术和患者的安全具有重要的作用。

气腹机是将二氧化碳注入腹腔的仪器。内镜手术需要有恒定的气腹条件才能顺利进行，全电脑控制的二氧化碳气腹机对镜下手术时气腹的产生和维持起了保障作用。在气腹机的控制版面上有4种比较参数的显示：静止的腹腔内压力、实际的注气压力、每分钟气体流量、二氧化碳总消耗量。通过这些数字可以监测腹腔内的正确注气：要证实气体确实是充入腹腔内，并控制气体注入的速度，使腹腔内压力维持在需要的、安全的范围内。一般病例腹腔内压力维持稳定在1.6～1.8kPa为宜。随着手术时间的延长，部分气体会被吸收掉或者由器械的装配处、腹壁的切口处泄漏，因此需要有高流量的气体马上补充进去。充气速度太慢，腹内压力降低，术野将被邻近脏器遮盖；充气太快，腹内压力太高，会造成患者生命危险。因此，二氧化碳入气量的调节和控制，是手术成败及病人安全的保证。

三、冲洗吸引系统

冲洗及吸引系统是腹腔镜手术的必要部分。冲洗液起到以下作用：①观察；②水中切除；③保护组织；④止血（45℃）；⑤预防粘连；⑥促进组织修复。冲洗抽吸器的标准必须满足以下要求：①高注入压，大约1bar；②高抽吸压（0.4～0.6bar）；③可选择热度；④可暂停。

四、电凝电切系统

1.高频电流发生器　是一种可以提供以高频电流的形式的能量的仪器。临床上常见的有以下3种：单极高频电流发生器、双极电流发生器及单、双极混合一体。一般低频电流引起肌肉、神经刺激，而高频电流不刺激肌肉、神经，不会引起心室纤颤，但可使组织升温，炭化、汽化产生凝固、切开。是腹腔镜用于切开、凝固止血常用仪器。

（1）单极凝固切开：通过电极集中电流产生热量，患者极板部分因接触面积较大引起电流分散，不会产生热量。

（2）双极电凝：电流通过器械本身发生回路，无须极板。

2.超声凝固切开装置　临床上也称超声刀，是20世纪90年代开发的一种兼有凝固和切割功能的新型手术器械。超声刀主要由发生器（generator）、能量转换器（transducer）和手控器械（hand instrument）3大部分组成；其中发生器产生高频电流，能量转换器将电流转换成超声振动并传送到手控器械，手控器械与组织接触摩擦，产生凝固与切割作用。能量转换器可将高频电流转换成高频的机械振动。经过内在结构的放大作用，刀头的最大振动幅度可达200Um。发生器的能量输出，超声刀设置10级（10%～100%，间隔10%）。用于凝固可选择较低能量输出，用于切割则需要选择高能量输出。其切割速度理论上与超声刀的功率、组织张力和能量密度成正比。一般来讲，切割速度较慢时凝固作用较好，而切割速度较快时凝固可能不全，特别是血管直径较大时。超声刀头高速的机械振动产生组织摩擦热，组织升温达80～100℃，使细胞内蛋白结构的氢键断裂，导致蛋白多糖及胶原质纤维变性形成胶样物质或凝结物封闭血管，从而起凝固作用。其切割作用可能由于以下两种机制：①刀叶的高频振动对组织产生切割作用，这种切割作用在含蛋白质密度高的组织，如筋膜、皮肤及肌肉的切割中起主要作用。②第2种机制推测是由于刀叶振动产生低压带，局部低压使细胞内的水分在37℃状态下气化，产生与电手术及激光切割同样的细胞爆裂作用。这种切割机制被认为是在含蛋白质低的组织，如肝实质及脂肪组织的切割中起主要作用。

超声刀具有如下几个优点：①超声刀兼有凝固和切割功能，故手术过程中不需更换器械；②使用超声刀凝固组织时不产生焦痂，切割不产生烟雾，手术野清晰；③超声刀穿透深度的可控制性，穿透深度同工作时间成正比；④超声刀作用点外的热播散明显低于电手术；⑤超声刀的工作无电流通过人体，因此不会发生电手术有关的意外损伤；⑥超声刀能与电手术兼容。当踩下高频电烧的脚踏开关，超声刀发生器的输出即被切断，而转为高频凝固，这对在手术中难以夹持止血非常方便。超声刀的缺点是价格昂贵，与其他能源相比虽具有上述优点，但其凝固和切割作用不如电手术快捷为其缺点。

3.此外，激光等在腹腔镜电凝-电切系统中也有相关应用。

五、腹腔镜手术器械

腹腔镜器械各式各样，下面对常用器械做一简要介绍（图4-3）。

1.气腹针

是建立气腹必备手术器械。针芯的前端圆钝、中空、有侧孔，可以通过针芯注水、注气和抽吸，以确定气腹针是否已进入腹腔。

2.套管针

是腹腔镜及器械进入腹腔的通道。目前主要有两种：一种为圆锥形，因其圆钝穿刺时不易损伤腹壁血管，但穿刺时较费力；另一种为多刃型（金字塔形），穿刺力小，有切割作用，但会损伤肌肉和腹壁血管。外套管有平滑型及螺旋型，前者易穿刺，后者易固定位置。手持部分为绝缘材料，尽可能保证安全。管体为钛合金材料，重量轻，自封瓣膜阀门能有效充气且防止漏气。套管针必须能够完全拆除，易于清洗。型号由所用器械的直径决定，最简单的解决方法是针对所有的器械用最大号的套管针，配备缩减系统（缩径器）可使用所有型号的器械。因此需要选择10～12mm的套管针。然而，这种增加直径的方法也增加了套管穿刺口的径线和损伤。套管穿刺口的创伤越小，术后伤口越美观，更能反映腹腔镜手术的优越性。所以选择套管针的大小若能根据器械和所要取出标本大小来决定，实为上策。

3.操作器械

医生手持的器械（又称前端器械）必须满足必要的标准：状态优良、可靠、精确、易于清洗、不污染环境。不同的器械在手术操作中起着不同的作用，包括钳夹、分离、切开、缝合、剪除、结扎、止血等。

（1）双极钳：

双极电凝止血安全有效。目前主要有两种：一种为单纯电凝止血，可拆卸清洗消毒，部件可更换减少费用。另一种双极钳可分离和钳夹组织，同时又可做双极电凝钳使用，减少更换器械的繁琐。

（2）腹腔镜剪刀：

剪刀最易淬火受损。大多数剪刀能够与单极电流连接，电凝会使剪刀上升到非常高的温度，结果使非常锋利的剪刀变钝。现在用的剪刀有几种不同形状。包括直剪、弯剪及钩状剪。

（3）手术钳：

按其功能可分为分离钳，抓钳。

（4）持针器：

与传统的持针器相类似，有不同外径及直或弯的活动头，通过被动关闭系统、弹簧控制或齿轮运作挟持缝合针。新近发明的持针器有手柄，手动操作，易于开关。

（5）其他：

除上述器械外，还有能满足不同需要的活检钳、牵开器、穿刺吸引针、钛夹钳、切割吻合器、组织粉碎器、标本收集袋，结扎和缝合器械等。

（邢金春）