腹腔镜手术中器械对人体的损伤及预防

娄正林，张坚，张婧

上海交通大学医学院附属仁济医院资产管理办(上海，200126)

腹腔镜手术中器械对人体的损伤及预防

娄正林，张坚，张婧

上海交通大学医学院附属仁济医院资产管理办(上海，200126)

该文分析了微创手术中使用的腹腔镜电外科器械对人体造成损伤的原因与风险，提出电外科器械的绝缘性能损坏是导致病人损伤的原因。预防损伤方法是对在用腹腔镜外科器械电绝缘性能进行检测。采用激励电压值和检测漏电流，计算其电阻值来判断绝缘性能。同时对检测漏电流的设备兆欧表、数字兆欧表与数字化方法绝缘检测仪的应用进行了分析，数字化方法绝缘检测仪检测方便、可靠，能精确地判断出绝缘层破损位置。

腔镜； 手术器械； 绝缘

0 引言

微创手术以其创伤小、瘢痕小、手术并发症少、病人术后恢复快、痛苦少等优点，越来越得到临床青睐。腹腔镜已成为为微创手术无可替代的载体，并伴随着手术医生经验的积累、娴熟的操作以及越来越高的要求而不断发展。随着腹腔镜设备的广泛应用及手术量的大幅增加，腹腔镜手术中造成呼吸、脉搏骤停，脏器电烧伤的病例也随之增加[1]。在微创手术过程中，使用腹腔镜或任何电外科的仪器设备，都有可能对患者造成灼伤或者击穿非目标组织的后果。既给患者带来不必要的痛苦甚至生命危险，又增加了手术医生的风险和压力。因此，减少与预防腹腔镜手术中器械对患者的损伤是值得探究的课题。

1 电外科器械绝缘方式及绝缘性能下降的成因和风险

一般说来，绝缘就是使用不导电的物质将带电体加以隔离或包裹，防止触电等意外事故的发生。尤其对与人体甚至与脏器紧密接触的医疗设备来说，良好的绝缘尤为重要。绝缘的材料大致分为气体、液体和固体绝缘三大类。其中的气体、液体绝缘在强电作用下被击穿会丧失绝缘性能，但一旦失去外加的强电场后一般可以恢复其电气绝缘性能。而固体绝缘物质在被击穿后，一般不可逆，即会完全失去电气绝缘性能。

腹腔镜电手术器械绝缘层采用固体绝缘方式，其固体绝缘层的破损往往无法避免，运输过程中的磨损，消毒、灭菌过程中的磨损，进入人体时的腐蚀都会造成绝缘层的破损。最主要的诱因还是因其长期处于高电压的工作状态，例如，在电凝模式下工作电压达3 000～9 000 V,电切时约为1 300～4 000 V，长期的这种工作状态，会使得热击穿(电场作用下，电解质内部热量积累、温度过高而导致失去绝缘能力)和电化学击穿(电场作用下，电解质发生缓慢的化学变化，最终失去绝缘能力)的可能性随着器械使用时间和次数增加逐渐积累。

腹腔镜手术器械中的高频电刀一般分为单极和双极两种应用方式，单极高频电刀因其能提供电凝、电灼、电切等多种应用而在手术中得到更多的应用。按照腹腔镜手术的工作方式，手术中进入人体的单极式的手柄采用固态绝缘材料包裹，刀头裸露工作，从整个器械长度来看，约95%的长度不在手术医生的视野中，绝缘层的破损造成的伤害手术医生无法及时发现，风险极高[2]。

图1 进入人体器械示意图

2 绝缘性能测试的理论依据

根据WS310《清洗消毒及灭菌技术规范操作规范》中5.6.3条要求： 带电源器械应进行绝缘性能等安全性检查。但实践中，腹腔镜电外科器械的绝缘层的破损一般肉眼无法察觉，即使肉眼发现破损，如何确认破损处的绝缘状态达不到安全性要求也非常棘手。因此，确认绝缘性能是否合格的测量方式和手段至关重要。理论上，良好的绝缘状态下，带电物体不能通过绝缘物质形成电流回路，带电导体与绝缘层之间的电阻值应为无穷大。对电外科器械采用的固体绝缘方式来说，如果绝缘层被破坏，则会在绝缘层中出现空气介质，在外加激励电压的作用下，介质被击穿，形成漏电流回路，根据欧姆定律R=V/I的计算，可通过外加激励电压值和漏电流数值计算出的电阻值，判断绝缘性能。在实际应用中，由于环境等因素的影响，一般在测量值大于一定的数值时即可认为绝缘状态合格。

空气是由氧、氮、水蒸气、二氧化碳等多种气体组成的气体混合物，在正常情况下，气体分子不带电(显中性)，但在射线、受热及强电场的作用下，空气中的气体分子会失去一些电子，这些失去的电子与其它中性分子相结合而得到电子的气体分子带负电，称为空气负离子。负离子具有热电性和压电性，既使在微小的温度和压力变化的情况下，亦能引起负离子晶体之间的电势差，从而使空气发生电离。在均匀电场，气压为0.098 MPa、温度为20 ℃、两极间距离大于0.1 cm 的条件下，空气击穿电压与极间距离保持以下关系：Vj=3b+1.35(Vj-空气击穿电压，kV；b-电极间距离，mm)所以击穿1 mm空气大约需要3 kV的电压。[3]

3 绝缘测试的方法及预防控制

在实践中，兆欧表即绝缘电阻表，或俗称为摇表，由于其测出的电阻值可以较为真实地反映被测试物在高电压状态下的绝缘性能，被广泛用于电气设备绝缘性能的测试。传统的兆欧表通过手摇发电机(摇表)产生激励高压加在被测物体上，激励高压可达数千伏，从而达到空气电离的击穿电压要求，通过检测测试回路中的漏电流，根据欧姆定律获得电阻值。这种手摇发电器的操作方式对手摇电机的转速和持续时间等要求很高，测试非常的繁琐，且测量精度低。

在此基础上发展出的数字式兆欧表则通过直流电压变换器将电池电压转换为测试电压，测试结果通过模数转换后可由数字显示器显示。医院经常使用的电气安全分析仪就是一款数字化的兆欧表，该设备被广泛用于医院各种医疗设备的电气安全性检测[4]，但从该设备的绝缘阻抗测试方式来看，首先需对被测物的良好绝缘状态下的数值测量保存，在后期的测试时，根据实测的值与先期保存的值人工进行比较，从而判断被测物实时的绝缘性能。数字式兆欧表仍然无法完全避免传统兆欧表具有的测试精度低，操作复杂，测量结果易测试人员操作水平影响等缺点，使其很难被用于直接与人体脏器接触的电外科设备的绝缘检测。

我院目前采用的绝缘检测仪，可以认为是数字式兆欧表的再次改进，采用了电池供电，最高可产生8 kV的激励电压。该测试仪一端连接金属导体，另一端可以手持在绝缘层一侧移动扫描，在固态绝缘层的破损处，不接触金属导体而使空气电离产生漏电流且可控制漏电流低于0.1 mA保证测试者及被测物安全，漏电流触发声光报警，可以精确地判断出绝缘层破损位置，几乎不受测试环境及测试人员操作水平的影响，可重复性高且结果可靠。我院在使用这一设备对腹腔镜器械进行定期检测，从检测结果和临床使用反馈来看，该设备能较好的满足测试的需要。

4 结语

从摇表到数字式兆欧表再到数字化的绝缘检测仪，技术的发展和创新使得医用设备安全性的检测越来越可靠、高效。但是，即使是最新的检测方式仍然没有彻底克服通过高压激励，产生空气电离，测量漏电流这一方式的固有缺陷。高激励电压的加载本身就容易造成绝缘物质的热击穿和电化学击穿，加速了绝缘性能的下降。因此，无损的绝缘测试方法值得期待。在激光研究领域中，可实现的激光脉冲脉宽越来越短，功率越来越强。强激光会轻易引起空气的电离，形成光致大气等离子体，造成激光能量衰减，阻碍强激光的远距离传输[5]。但其易造成空气电离的特性正是无损检测的一种实现途径。以激光脉冲在固态绝缘物质的破损处激发空气电离，并以较低的电离维持电压行程漏电流回路，克服高激励电压对被测物绝缘物质的破坏。这一方式的实现也许存在大量的难题需要克服，也可能还有更好的检测方式等待被研究发现。

[1] 孙静,邵敬於,冯缵冲,等. 腹腔镜下电损伤肠管2例分析[J]. 现代妇产科进展,2003,12(1):70-71.

[2] 牟凤萍,向川蓉,杨玫. 腹腔镜单极高频电手术电损伤原理诊治和预防[J]. 实用医技杂志,2006,13(13):2258-2261.

[3] 康强,顾霄,徐阳,等. 直流局部放电检测技术综述[J]. 南方电网技术,2015,9(10):69-77.

[4] 饶远. 医用高风险设备的电气安全检测及分析[J]. 中国医疗设备,2014,29(7):55-56.

[5] 韩晓玉. 光致大气等离子体特性研究[D]. 成都：电子科技大学,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

娄正林，E-mail:louzl039@163.com

R318.6

A

1674-1242(2017)01-0054-03

2016-12-12)