原创 浅谈医工交叉技术应用二：外科手术技术的四阶段发展

一、引言

     随着科技的飞速发展，现代医学正以前所未有的速度进步。其中，外科手术技术的发展尤为显著，它经历了从简单粗糙到精细复杂的转变，极大地提高了手术的安全性和有效性。本文将探讨外科手术技术的四阶段发展，在外科技术现代飞速发展中，融入了大量的大量先进的工科技术，两者相辅相成，医工技术进步在其中所起的关键作用，为人类健康事业做出了很大的贡献。

二、外科手术技术的四阶段发展

传统开放手术阶段

      传统开放手术阶段，外科医生通过直接切开患者的皮肤和组织，暴露病变部位，进行手术操作。这种手术方式虽然直接有效，但创伤大、恢复慢，且手术风险高。这种手术方式延绵了千年，我国历史上有记载的为三国时期著名的华佗给曹操开颅术，同时开颅术在数千年前的古埃及也有详尽的记载。

微创手术阶段

     随着医疗科技的进步，微创手术技术逐渐兴起。微创手术通过利用小切口或自然腔道进入人体，借助内窥镜等设备进行手术操作。这种手术方式显著减小了手术创伤，降低了手术风险，加快了患者恢复速度。微创手术的发展得益于医学影像技术、手术机器人等医工技术的支持。

这其中吻合器与高频电刀起到了重要的作用（作者由于工作关系，长期接触到手术器械，也有幸在各大医院的手术室中看到它们配合医生在救治病人中发挥着重要的作用）。

        以下以电刀为例展开医工交叉技术说明，高频电刀自1920年应用于临床至今，已有90多年的历史了。其经历了火花塞放电——大功率电子管——大功率晶体管——大功率MOS管四代的更变（伴随着电子技术发展）。随着计算机技术的普及、应用、发展，实施了对各种功能下功率波形、电压、电流的自动调节，各种安全指标的检测，以及程序化控制和故障的检测及指示。因而大大提高了设备本身的安全性和可靠性，简化了医生的操作过程，同时取代了古老的机械手术刀，是一款医工交互诞生的非常成功的技术成果。高频电刀通常包含主机和电刀刀柄、病人极板、双极镊、脚踏开关等附件组成的。

高频电刀原理简介：利用高频、高压的交流电通过组织时产生的热效应，使组织气化和凝结，以达到切割和凝血的目的。除了热效应，当电流流过人体组织时，还会产生引起肌肉组织化学灼伤的电离效应，以及引起神经刺激、肌肉刺激和疼痛感的法拉第效应。经研究发现，当电流的频率高于300KHz时，人体神经系统和肌肉对电流的刺激就不敏感了，电离效应和法拉第效应也相应的减少或消失。高频电刀就是利用高于300KHz的高频电流，通过恰当的控制输出功率，有选择的破坏人体组织，实现切割和凝血。高频电刀产生的高频高压电流通过高阻抗的组织时，会在组织中产生热，导致组织气化或凝固。在电外科使用过程中，电阻从100欧姆到2000欧姆不等。随着组织的凝固，细胞中的水会发生气化，使组织干燥，导致电阻不断增加，最后电流完全停止。

电刀的用途：

      由于高频电刀可同时进行切割和凝血，在机械手术刀难以进入和实施的手术中（如：腹部管道结扎、前列腺尿道肿物切除）得以普遍应用。而且越来越多地应用在各种内窥镜手术中，如：腹腔镜、前列腺切镜、胃镜、膀胱镜、宫腔镜等手术中。高频电刀突出的凝血效果，使它广泛应用在弥漫性渗血部位如肝脏、脾脏、甲状腺、乳腺、肺部手术中。

      随着医疗技术的发展和临床提出的要求，以高频手术器为主的复合型电外科设备也有了相应的发展：高频氩气刀、高频超声手术系统、高频电切内窥镜治疗系统、高频旋切去脂机等设备，在临床中都取得了显著的效果。而随之派生出来的各种高频手术器专用附件（如：双极电切剪、双极电切镜、电切镜汽化滚轮电极等）也为临床手术开拓了更广泛的使用范围。随着手术机器人的出现，高频手术器恰如期分地出现在机器臂的手上，打开了外科手术的新篇章。

机器人辅助手术阶段

        机器人辅助手术是微创手术技术的进一步发展。手术机器人通过高精度的机械臂和稳定的图像传输系统，为医生提供了更加精准、稳定的手术操作环境。机器人辅助手术不仅提高了手术精度，还降低了医生的工作强度，使手术更加安全、高效。（手术机器人作者前面的博文和视频中有详细说明，敬请参考）

智能化手术阶段

       随着人工智能、大数据等技术的不断发展，智能化手术成为外科手术技术的新趋势。智能化手术通过利用人工智能算法对医学影像进行自动分析、诊断和手术规划，为医生提供更加科学、精准的手术方案。同时，智能化手术还可以实现远程手术操作，使偏远地区的患者也能享受到高质量的医疗服务。这将是今后很长一段时间外科手术的发展方向和历程，工科技术的飞速发展，将智能化推进到医学领域的方方面面，二者的融合与创新将给人类健康带来福音。

三、医工技术进步在外科手术技术发展中的作用

       医工技术的进步为外科手术技术的发展提供了有力支持。医学影像技术、手术机器人、人工智能等技术的不断创新和应用，极大地推动了外科手术技术的发展。医学影像技术为医生提供了更加清晰、准确的病变图像，有助于医生更好地判断病情和制定手术方案；手术机器人通过高精度的机械臂和稳定的图像传输系统，为医生提供了更加精准、稳定的手术操作环境；人工智能技术则可以实现医学影像的自动分析、诊断和手术规划，为医生提供更加科学、精准的手术方案。

四、结论

       现代医学的发展伴随着医工技术的进步，外科手术技术也经历了从传统开放手术到智能化手术的转变。这一转变不仅提高了手术的安全性和有效性，还为患者带来了更好的治疗效果和生活质量。未来，随着医工技术的不断创新和应用，外科手术技术将迎来更加广阔的发展前景。