增强腹腔镜手术视野:雾化技术创新实现高效手术烟雾清除

【字体: 时间:2025年05月27日 来源:BioMedical Engineering OnLine 2.9

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  推荐 为解决手术烟雾中颗粒物(PM)影响腹腔镜手术视野及人员安全问题,研究人员开展雾化技术清除手术烟雾研究。发现雾化 8 秒内可恢复视野,电灼钩产 PM 多于超声刀,雾化组 PM 浓度降幅更大,为烟雾清除提供新方法。

  

论文解读


在外科手术的 “微观战场” 上,腹腔镜技术凭借微创优势成为腹部手术的主力军。然而,电灼钩、超声刀等能量器械在切割凝血时产生的手术烟雾,如同弥漫的 “战场迷雾”—— 这团由 95% 水蒸气与 5% 颗粒物(PM)组成的烟雾,不仅包含组织碎片、病毒(如 HBV、HPV、HIV)甚至癌细胞,更会在密闭腹腔内迅速遮蔽手术视野,迫使操作中断,增加误操作风险。同时,可吸入颗粒物对医护人员的呼吸道、心血管系统构成长期威胁,头痛、咽痛等急性症状更是手术室的 “隐形困扰”。

当前临床常用的烟雾管理手段 —— 无论是依赖 HEPA/ULPA 过滤的负压吸引装置,还是智能 CO?气腹系统,都面临成本高、噪音大或引发术后粘连等局限。静电沉降技术虽有效却未普及,医生常不得不手动开放穿刺器阀门排气,效率与安全性均待提升。在此背景下,广东省人民医院(南方医科大学)联合揭阳人民医院、汕头大学医学院的研究团队,将工业除尘领域成熟的雾化技术引入手术室,开展了一项突破性探索,相关成果发表于《BioMedical Engineering OnLine》。

研究方法与技术路径


研究团队设计了基于高压蠕动泵的雾化系统(专利号 ZL 2023 1 0085133.2),以 0.7ml/s 流速泵送生理盐水,产生出口速度 22m/s、中位粒径约 25μm 的雾化颗粒。通过激光粒度分析仪、冲击力测试仪等设备,系统表征了雾化锥角(70°)、颗粒分布(D10=13.16μm,D50=24.83μm,D90=35.20μm)及冲击力(距喷嘴 10cm 处约 0.017N)等机械参数。在 12 只新西兰兔的动物实验中,对比了电灼钩(EH,60W)与超声刀(US)作用于腹壁、肝脏、胃壁等 5 种组织时的烟雾生成差异,并通过定制密封气箱同步监测 PM1.0、PM2.5、PM10 及总悬浮颗粒物(TSP)浓度,评估雾化组(n=6)与传统排气组(n=6)的烟雾清除效能。

核心研究结果


  1. 雾化系统性能验证
    激光测量显示,雾化液滴在 5 秒内粒径从 76.93μm 骤降至 25μm 并稳定,70° 锥角确保腹腔全覆盖。亚甲蓝染色实验表明,10cm 距离下雾化区域直径达 49.3cm,印证其扩散能力。冲击力测试显示,即使贴近组织(1cm),液滴冲击力仅 0.02N,远低于组织损伤阈值(0.2N),证实安全性。

  2. 手术烟雾成分差异
    电灼钩产生的 PM1.0(258μg/m3)、PM2.5(1270μg/m3)、TSP(50.54mg/m3)均显著高于超声刀(分别为 205μg/m3、484μg/m3、17.82mg/m3)。不同组织中,富含肌肉的腹壁和胃壁产烟量最高,而脂肪丰富的大网膜产烟最少。超声刀仅 PM1.0 浓度因组织而异,显示其烟雾成分更稳定。

  3. 烟雾清除效能对比
    术前两组 PM 浓度无显著差异,但雾化组术后 PM1.0(49.5μg/m3 vs 134μg/m3)、PM2.5(72μg/m3 vs 205.5μg/m3)等指标均显著低于排气组,降幅分别达 72% 和 86%。电灼钩烟雾清除效果更优,8 秒内即可恢复清晰视野,而大网膜因脂肪组织特性,两组差异未达显著。


结论与意义


本研究首次将雾化技术应用于腹腔镜烟雾管理,证实其通过惯性碰撞、重力沉降等机制,可快速捕获亚微米级颗粒,8 秒内恢复手术视野,且对电灼等高产烟场景效果尤佳。相较于传统排气法,雾化技术无需持续排出 CO?气腹,避免了气腹压力波动与体液流失,同时兼具潜在的腹腔保湿作用,可能减少 CO?气腹相关的术后粘连与体温降低。此外,雾化液的潜在药物递送能力(如化疗药物腹腔灌注)为未来微创治疗拓展了新方向。

尽管研究局限于动物模型且未优化雾化参数,但这项创新为手术室烟雾管理提供了低成本、易操作的新范式。随着临床转化研究的深入,雾化技术有望成为腹腔镜手术的标准配置,在提升操作精准度的同时,为医护人员筑起职业健康的防护屏障。正如研究通讯作者杨子峰与李勇指出,这种 “以雾克烟” 的策略,或许正是微创外科迈向更安全、更高效未来的关键一步。

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