第一章　腹腔镜技术简介

第一节　腹腔镜设备及连接

腹腔镜手术离不开腹腔镜设备，随着科学技术的发展和腹腔镜技术的不断完善，有关设备的发展和改良也日新月异。腹腔镜设备一般包括：CO₂气腹机（CO₂-insufflator）、内镜电视摄像系统（colour digital camera system for endoscopy）、冷光源（cold light source）、电外科止血设备、冲洗吸引系统。

一、CO₂气腹机

腹腔镜手术的良好显露除了应用手术器械暴露手术视野外，CO₂气腹也是非常重要的。气腹机有手动和半自动、全自动两种，而手动和半自动气腹机有如下缺陷：①充CO₂气体速度慢、充气时间长；而且若术中不断排出有烟雾的气体或操作过程中漏气，气腹机不能及时补充气体，手术操作空间变小，影响手术。②台下有专人操作，使用不方便。由于上述原因，目前手动和半自动气腹机已基本被淘汰，临床使用的均为全自动气腹机。连接方式为CO₂钢瓶与气腹机通过高压管连接，经气腹机处理后的CO₂气体通过消毒的CO₂导管经气腹针或套管针（trocar）注入腹腔。

全自动CO₂气腹机可以显示CO₂注入腹腔的流速、流量，带有压力报警系统（图1-1-1），在钢瓶内CO₂贮量不足时引起报警，在CO₂气腹压力达到手术设定压力时，气腹机自动停止充气。如手术过程中，患者麻醉变浅，腹肌紧张，腹腔内压力超过预设值，则气腹机发出报警声音。CO₂流速可在1～30L/min之间调整，以适应术中气腹的需要，在气腹压力低于设定腹腔压力时，气腹机可以自动充气，直到达到设定压力为止。多数气腹机带有CO₂加温装置，可将注入腹腔的CO₂加温，以防冷CO₂气体进入腹腔影响患者体温及大的温差引起镜头起雾，影响图像清晰度。

二、内镜电视摄像系统

本系统由内镜[腹腔镜（laparoscope）]、摄像头、光纤、信号转换器及监视器组成，在保存手术图像资料时可附加录像机、刻录机、图像工作站等图像或视频采集设备。

内镜（腹腔镜）：

常用外径为10mm、5mm和3mm，长度多为300～335mm，据视角不同，分为0°、15°、25°、30°、45°角镜，0°镜视野小，无须转动镜身调整视野，适用于初学者应用，有角度内镜视野较0°镜大，可转动镜身从不同角度观察，从而达到扩大观察视野的效果。因此建议购置腹腔镜时，选择30°角镜。内镜有防水功能，可通过高压蒸汽、低温等离子、浸泡等方式消毒。镜视深度为10～100mm，最佳距离为10～50mm（图1-1-2）。

摄像头：

20世纪80年代以来，由于摄像技术的进步，腹腔镜摄像头的体积越来越小，重量也越来越轻（图1-1-3）。而且，图像的清晰度也逐渐改善，清晰度由最初的标清，发展到现在主流的高清。近年新近上市的超高清腹腔镜设备，更是实现了图像质量新的飞跃。摄像头与内镜镜头相连接，将物镜端的图像以电讯号的方式通过线缆输入到信号转换器。线缆在使用时勿折成锐角，以免断裂，影响图像传输。摄像头多带焦距调节和变焦功能，调整焦距以使图像更加清晰；变焦功能可调节景深和画面大小。摄像头也有防水功能，可采用低温等离子、浸泡等方式消毒。但长期浸泡消毒可能会影响摄像头的清晰度，因此建议常规用低温等离子方式消毒，或手术时将摄像头及光纤应用无菌套包裹以达到无菌目的。

除了传统的摄像头连接光学镜头的成像方式外，近年还出现了一体化的电子腹腔镜。其光学成像系统和摄像头都被集成于腹腔镜镜身内，采用一体化设计，从而避免了光学信号在传统镜头内的衰减。但是电子一体镜价格相对较高，每使用一次必须消毒后才能再次使用，无法使用无菌套实现连台手术。

信号转换器：

将摄像头输入的电讯号转换为彩色视频信号，输出到监视器或视频采集设备。信号转换器面板配有色彩调谐和增强功能，术前可通过白平衡功能达到理想的图像色彩效果（图1-1-4）。

监视器：

接收摄像头和信号转换器输入的信号，将术野图像显示在监视器上，术者通过观看显示的图像进行手术操作。腹腔镜手术要求监视器具有高于一般民用显示器的分辨率和色彩还原度，大小36～54cm（14～21英寸）为宜，显示器图像一般比肉眼图像放大2～3倍，监视器过大会造成图像失真，过小容易引起视觉疲劳。监视器的放置高度可与术者视平线平行或略低，以减少视觉疲劳（监视器可参见图1-1-5）。模拟训练用监视器在资金不足时可用普通电视机代替。

图像采集设备：

为了保存手术资料，便于教学、科研工作或术后回顾手术过程中的情况，可将监视器所观察到的视频完整记录，数据记录介质有光盘、硬盘和闪存等。而图像采集设备可作为单独的设备连接信号转换器或监视器获得视频信号，也可以集成于信号转换设备之中。

三、冷光源系统

在光源和光纤之间应用一块隔热玻璃将进入光纤的热成分隔离，将光成分最大限度地传至腹腔，这种光源系统所产生的光称为“冷光”。目前应用的光源都装有两盏卤素灯或氙气灯，以备当一只灯损坏时可立即调换至备用灯，便于手术顺利进行。因此，腹腔镜手术前应常规检查备用灯情况，以便在应急状态（如止血）时应用。一般卤素灯泡的使用寿命在250小时左右，可根据手术量多少估计卤素灯泡的更换频率，光源控制面板有手动和自动控制按钮（图1-1-6）。由于卤素灯光线暗，现已很少使用。

光源的光线通过导光光纤传导至镜头实现腹腔内的照明。光纤可通过高压蒸汽、低温等离子、浸泡等方式消毒，也可通过套置无菌套来实现短时间内连台手术的要求。光纤严禁折成锐角，以免光导束断裂，影响照明效果（图1-1-7）。

四、单（双）极高频电刀

单（双）极高频电刀（monopolar/bipolar electrosurgical generator）由电刀主机、负极板、脚踏开关、高频电缆线组成。电刀输出功率一般为150～200W，手术常用的输出功率在60～80W，最大输出功率不应超过200W，以保证患者安全，负极板应贴在患者肌肉丰富、距手术部位较近处，以便缩短安全回路距离。电凝、电切功能由脚踏开关控制完成，非切割状态下避免踩脚踏开关，以免引起组织或器官电灼误伤，电极导线带有绝缘层，使用前应消毒。电刀主机通过电极导线与手术器械相连，普外科手术常用单极电切及电凝两种功能。电凝有点凝、面凝和喷凝三种模式，腹腔镜手术时，喷凝效果好，器械头不易产生焦痂（图1-1-8）。

五、冲洗、吸引装置

各种品牌的腹腔镜成套设备均带有冲洗、吸引装置（suction-irrigation instrument），冲洗时的作用原理本质上都是将无菌生理盐水经过无菌管道注入腹腔，经冲洗机器或手术室中央吸引吸出冲洗液，可在短时间内进行快速大量冲洗（图1-1-9），冲洗过程可由脚踏开关控制，但应避免腹腔内进入大量空气。由于上述冲洗过程中管道与机器间的连接较复杂，在手术部位无须大量冲洗时，也可应用简易的冲洗法，即将无菌生理盐水经输液器管或大号空针滴入或注入需冲洗部位，再经手术室负压吸引装置吸出冲洗液，也可达到冲洗目的。

六、超声刀

超声刀（ultrasonic scalpel）在腹腔镜手术中比高频电刀具有更大的优越性：①组织热传导作用较小，可以降低刀头工作时周围组织热损伤的风险；②不产生烟雾，对手术视野影响小；③直径3mm内血管可直接切割（图1-1-10）。目前广泛应用于胃肠、脾脏、肝脏、胰腺及甲状腺手术。

七、氩气刀

氩气刀（argon-beam coagulator）是一种具备高频电切和电凝功能的手术设备，利用氩气通过电极时，产生高能电弧离子束来使创面组织结痂、炭化，形成焦痂，并能凝固小血管。由于其刀头不接触组织，而且氩气束可吹走创面的血液和组织液，因此有凝血快，止血效果可靠，组织损伤小，创面易愈合，操作简单，应用安全等优点（图1-1-11）。

八、血管结扎束

血管结扎束又称为电脑反馈控制双极电刀系统（feedback-controlled bipolar），是对双极电刀系统改进的成果。血管结扎束应用实时反馈和智能主机技术，输出高频电能，结合电刀片之间的压力，使要切割的血管胶原蛋白和纤维蛋白熔解变性，血管壁熔合形成一透明带，产生永久性管腔闭合。

虽然通过刀片之间的电压大大低于传统双极电刀的电压，但刀片与组织接触的面积明显大于传统的双极电刀，因此，可以容许更大的电流通过。主机可以通过反馈控制系统感受到刀片之间靶组织的电阻抗，当组织凝固到最佳程度时，系统自动断电。

其优点是：①可闭合直径7mm以内的血管；②闭合组织中的血管时无须过多分离；③形成的闭合带可以抵御超过3倍正常人体收缩压的压力；④闭合速度较快，无烟雾，不影响手术视野；⑤闭合时无异味、不产生炭化，故闭合后无缝线、钛夹等异物残留；⑥闭合时局部温度不高，热扩散少，热传导距离仅1.5～2.0mm，对周围组织无损伤。

由于有以上优点，血管结扎束特别适用于腹腔镜普外科、泌尿外科、妇科等手术的血管凝闭与切断（图1-1-12）。

九、外科能量平台集成系统

一般看来，超声刀的优势在于安全、精细、凝闭效果好、副损伤小，但速度较慢；单极电凝优势在于速度快、操作方便、可以切断或凝闭，但凝闭效果欠佳；而高频双极电凝优势则介于两者之间，速度较超声刀快但不及单极电凝，凝闭效果优于单极电凝，而凝闭效果方面与超声刀的比较尚无定论，但对于非常大块的组织和血管，高级电凝还是比较有优势的。

能量平台其实就是整合了多种能量于一身的设备（图1-1-13）。其中有整合了超声和高频双极电凝于一体的设备，也有整合了单极和双极于一体的设备。当然以后也不排除出现集更多能量于一身的设备。

十、手辅助器

手辅助器是做手助腹腔镜手术时，把手放入腹腔后配合使用来防止手腕部漏气的装置。该装置既能防止漏气，又能保护切口。但是，随着腹腔镜手术技术的普及和提高，手助腹腔镜手术开展得越来越少，因而手助装置的应用也越来越少（图1-1-14）。

十一、腹腔镜机器人手术系统

腹腔镜机器人手术系统是指在手术过程中，手术者通过观察监视器操作控制系统，医生的动作通过计算机传递给手术台边的机械手，机械手的前端安装各种微创手术器械模拟医生的技术动作。医生控制台装有三维视觉系统和动作定标系统，医生手臂、手腕和手指的运动通过传感器在电脑中记录下来，并同步翻译给机器手臂。

达芬奇手术机器人系统主要分为3部分：医生控制系统，机械臂、摄像臂和手术器械组成的床旁机械臂系统，三维成像视频系统。

（1）医生控制系统

医生控制系统是系统的控制中心，由计算机系统、监视器、控制手柄、脚踏控制板及输出设备组成。医生控制系统的操作者坐在消毒区域以外，通过使用控制手柄来控制手术器械和立体腔镜。术者通过双手动作传动手术台车上的仿真机械臂完成各种操作，从而达到术者的手在患者体内做手术的效果。同时可通过声控、手控或踏板控制腹腔镜。术者双脚置于脚踏控制板上配合完成电切、电凝等相关操作。

（2）床旁机械臂系统

床旁机械臂系统是系统的运转部分，上面安装有工作臂和持镜臂。手术车的基本功能是支撑手术器械臂和镜头臂。工作臂装上各种手术器械（电子仿真手），用于完成各种复杂的手术操作，持镜臂用于术中握持腹腔镜物镜，可提供更加稳定的图像，避免了传统腹腔镜术中助手疲劳导致手部抖动出现视野不稳定的现象。

仿真机械手可以模拟人手各种操作，可以完成包括臂关节上下、前后、自由运动与仿真手腕左右、旋转、开合、末端关节弯曲等动作，并可做沿垂直轴和水平轴旋转。尤其在行深部操作时，机械手动作灵活，体积小巧，与开放手术的人手操作相比具有显著优势。

仿真机械手配置了各种类型的手术器械，可满足抓持、钳夹、缝合等各项操作要求；同时机械臂具有计算机辅助位置记忆功能，更换器械后机械臂可迅速回复至更换前位置。

（3）三维成像视频系统

腹腔镜机器人手术系统常规配备三维高清影像系统，为术者提供了一个真实的手术视野。另外，借助数码放大技术，无须移动腹腔镜即可将手术部位放大，有利于进行更加精细的手术操作（图1-1-15）。

十二、内镜外科平台设备

内镜外科平台设备是指在进行腹腔镜手术过程中，通过两种或两种以上的腔镜或内镜设备联合应用来共同完成手术过程所使用的各种设备。其中，有腹腔镜与胆道镜联合，腹腔镜与食管镜、胃镜、肠镜联合，腹腔镜与宫腔镜联合，腹腔镜与膀胱镜、输尿管镜联合，腹腔镜与气管镜联合等方式。其目的是在脏器的腔内与腔外同时了解术中情况，从而为腹腔镜手术进行定位、导引、标记、治疗等联合操作。近些年，出现了整合多种内镜设备的内镜外科平台系统（图1-1-16），该系统可以通过一体化的影像系统实现多种腔镜及内镜的联合使用，提高了手术效率，为手术者提供了便利。

十三、3D腹腔镜系统

3D腹腔镜是与传统腹腔镜手术系统仅能显示二维平面的手术视野相对的概念，3D腹腔镜手术系统通过电子系统，还原了真实视觉中的三维立体手术视野，在三维视野下，医生眼中的手术画面变得立体，与普通视野下的开放手术一样真切，有助于准确辨认解剖结构和平面，使术者对手术路径的判断更精准（图1-1-17）。

十四、荧光腹腔镜

荧光腹腔镜就是利用荧光标记物与组织、血液或其他体液的结合，通过荧光腹腔镜设备发射的特定波长的光，激发荧光标记物产生荧光信号，通过荧光腹腔镜摄像头采集图像后，通过数字化处理将传统可见光图像与荧光信号相结合，从而生成带有荧光标记的腹腔镜手术图像。通过该技术可以完成：腔镜下对肿瘤边界的精确定位，前哨淋巴结的标记，进展期恶性肿瘤的淋巴引流导航，术中各种吻合口血供的评估，以及胆道显影等。荧光腹腔镜技术由荧光标记物及荧光腹腔镜设备两部分构成。现有荧光标记物可分为以下几类：①原生的荧光物质，如吲哚菁绿（indocyanine green，ICG）；②与其他荧光物质相结合产生荧光的物质，如抗体荧光染料；③本身无荧光，但其代谢产物为荧光物质，如5–氨基酮戊酸（5-ALA），5-ALA经强光敏作用产生原卟啉Ⅸ（PpⅨ），PpⅨ为光敏物质。目前市场上成熟的荧光腹腔镜设备多采用吲哚菁绿标记近红外（near infrared，NIR）成像荧光腹腔镜技术。

十五、腹腔镜超声设备

腹腔镜术中超声影像技术（laparoscopic intraoperative ultrasonography），简称腹腔镜超声（LIOU/LapUS/LUS），是指在腹腔镜手术中，将腹腔镜超声专用探头经10mm标准穿刺套管（10mm）插入腹腔，在腹腔镜监视下，于拟检查器官表面直接进行扫描的超声检查方法（图1-1-18、图1-1-19）。由于超声传感器与病变间的距离缩短，同时避免了腹壁和肠内气体等对超声波声束的干扰，所以可产生高度清晰的扫描图像。与此同时，腹腔镜术中超声也弥补了腹腔镜手术本身缺乏触觉探查的弊端，在确定肿瘤位置、大小及边界方面有着独特的优势。因此，腹腔镜与超声的结合，既能弥补腹腔镜缺乏触觉体验的不足，又能提高超声检查的质量，具有十分重要的临床应用价值和广阔的应用前景。

十六、经肛门内镜微创手术设备

经肛门内镜微创手术（transanal endoscopic microsurgery，TEM）是一种经肛门切除肿瘤的微创手术方法。它通过一种特殊设计的直肠镜将高清腔镜系统与压力调节充吸气装置相结合，将各种设备和装置固定于手术台，通过操作孔插入各种特殊器材进行手术操作。

TME系统主要由特制的直肠镜、一套长柄器械及配置装置组成，在手术中，直肠镜及操作器械均经配置入路装置插入，配合可自动控制压力且有自动泄压功能的全自动气腹机建立直肠腔内的操作空间，从而完成手术操作（图1-1-20）。

TEM与经肛门手术相比其优点为：手术范围能达到直肠中、上段部位；经放大及充气后视野暴露清晰；能进行精确操作；直肠壁的止血缝合精确，能避免肠腔狭窄；对于肿瘤性病变，TEM能使肿块完整切除，避免了肿瘤的污染。

TEM与经腹手术相比其优点为：创伤小、恢复快，显著减少患者痛苦并降低住院时间。