林口院區 內視鏡科主任 顏志峰醫師

封閉迴路的形成

電刀手術就是電燒刀利用電流流經人體組織的時候，在組織表面把電能轉變成熱能，而產生手術的效果。任何電流的形成，必需要是一個封閉迴路。單極電刀除了連接到電燒機的電燒刀與回收電擊板之外，尚須包括一段人體組織供電流通過才能形成封閉迴路；而雙極電刀則只需雙極電燒刀本身加上被雙極夾住的小片組織，就可以形成封閉迴路。

電能轉換成熱能

電流之所以可以應用於手術，主要是應用其對細胞內帶電離子的吸引。如果我們對一個細胞通與直流電，那麼細胞內帶負電的離子就會往正極跑，正電離子往負極跑，其實也沒有特別的事發生。但是因為我們用的電流是交流電，也就是電流會週期性的改變正負極方向，形成一種波動。電流每秒的周波數稱為頻率frequency，單位是赫茲（hertz, Hz）。當一個細胞被通與交流電，那麼細胞內帶負電的離子就會在兩極之間往返震盪。如果頻率大於100千赫（kHz），就稱為radio frequency。電刀手術所用的電流頻率都是radio frequency，此時因為細胞內的帶電離子就會產生高速的震盪，摩擦生熱，cytoplasm的溫度就會瞬間提升，於是這個熱效應就會產生我們手術需要的效果。

能量作功(Energy/ Work) 的單位是Newton-meter 或 Joule，1個Watt 就是1 Joule per second，就是我們電燒機上顯示功率的單位。

細胞受熱產生的變化

在44°C或以上，細胞內蛋白質開始變性，胞器及?失去作用，組織開始壞死。70°C-80°C時產生所謂”white coagulation”，細胞骨架、collagen結構破壞，組織呈現白色壞死；90°C時組織架構之骨架雖在，但是脫水萎縮，猶如乾癟之肉乾。如果細胞被瞬間加熱至100°C，則細胞質中的水分會被瞬間汽化，細胞本身會瞬間爆烈、蒸發、消失。若是加熱太過，瞬間達到200°C，則組織蛋白來不及蒸發就被碳化，於是組織上就會形成黑色結痂。

電燒機 (Generator，Electrosurgical Unit，ESU)的功能

電燒機的功用就是家用交流電頻率60 Hz而且低壓的電流轉換成radio frequency (500 kHz 3.0MHz) 而且較高壓的電流。因為Watts = Voltage（電壓） × Current（電流），電燒機在設定同一個功率(Watt)時，可以調整電流的連續（高電流）或斷續（低電流）而產生不同的電壓，而產生不同的組織效應，可以應用在手術上。

單極電刀手術的操作與原理

一般單極電燒機上基本有cutting和coagulation兩種模式。當設定好單極電燒機的瓦特數之後，Cutting模式是利用continuous waveform，連續電流，相對就低的電壓產生的效果。理想上電刀最好離組織有一點點距離，利用組織與電刀之間的水氣讓電流跳到組織上，於是在某特定點產生最集中的power density，於是該點細胞瞬間達到100°C而瞬間蒸發，於是組織就分開，產生cutting的效果。也因為細胞蒸發過程中把大部分的熱能都帶走了，所以只要電刀是以恰當的速度前進，不要在原地多作停留，cutting時所產生的collateral tissue thermal damage是最小的 (但如果前進速度太慢，產生多餘的熱還是會向四處傳播，造成thermal damage)。缺點是止血效果最差。

Coagulation模式則是利用non-continuous waveform，斷續性電流(low current)，相對較高的電壓產生的效果。一般而言，較高的電壓會產生較多的熱效應。單極電刀的Coagulation 有兩種用法，一種方法是直接接觸在組織上，此時因為電流的斷續性使組織有中間冷卻的時間，溫度只能達到70-90°C，於是產生coagulation的效果，組織變白、萎縮，卻不會斷離，於是有很好的止血效果。但是因為電壓較高，所以會產生較多的熱，這些熱從接觸組織的點向各方向傳導（直到溫度降到37°C才會停止），於是周邊組織同時也有被coagulation的現象，其實這就是collateral tissue thermal damage。所以要keep in mind的一個重點，就是我們止血所用的coagulation其實是一種tissue thermal damage，或說止血的效應其實來自tissue thermal damage，所以要在well-control狀況下才小心使用。另外一種用法是也可以離組織一點距離利用水氣讓電流跳到組織上， 在non-continuous waveform時電流會散佈在較大面積，power density較小，可做較大面積的表層止血。

單極電燒機上還有一種blend的選擇模式，就是把cutting 和coagulation兩種模式混合，希望可以增加cutting時的止血效果。當然愈偏向coagulation waveform時，電壓愈高，產熱愈多，止血效果愈好，但是tissue thermal damage程度也愈明顯。

雙極電刀手術的操作與原理

雙極電燒機使用的是continuous waveform，但是電極是連續夾住組織持續的電燒，因為接觸面大，power density 小，溫度拉高慢，也是產生coagulation的效果，可看到組織變白、萎縮，不會斷離。

雙極電燒機都會附一個電流指示器(ammeter)，大部分有聲音顯示(會唱歌的電燒機)。它的原理是利用組織的含水量與導電性。當組織尚未被完全coaguation時，含有很多內含水分，就會有導電性，電燒機會發出聲音；但當組織內部水分完全被蒸乾了，就不導電，於是電燒機就不唱歌了，醫師就知道此時coaguation已經完成。

有時雙極電燒機的power (Watt)設太高的話，組織表面溫度會瞬間拉太高，結果表面燒焦(200℃)，也造成無法在導電，看似完成電燒，其實裡面還是生的，一剪下去還是流血，此時要想一些降溫的方法（而不是一直把power調高），例如用puls的方法，漸歇挪動左右電刀，沖水cooling，或乾脆power調低，等等。

任何手術的運用巧妙，一定要來自於對原理的充分了解。本院手術醫師都已經有充分的臨床經驗，如果在細心體會此處所討論的電刀學原理，一定很快就會達到得心應手的境界。