蔣爍，楊丹，劉文韜，鄭靖，張浩，李可洲

表面功能化

高頻電刀手術(shù)電極表面潤濕性對胰管閉合效果的影響

蔣爍1，楊丹1，劉文韜1，鄭靖1，張浩2，李可洲2

（1.西南交通大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，成都 610031；2.四川大學(xué) 華西醫(yī)院，成都 610041）

研究手術(shù)電極表面潤濕性對胰管閉合效果的影響，旨在從電極表面改性角度探索提升高頻電刀防胰瘺效果的措施。選用電外科臨床常用的304不銹鋼手術(shù)電極制備電極樣品，利用化學(xué)刻蝕法在電極表面構(gòu)建微結(jié)構(gòu)，以改變電極表面潤濕性，進(jìn)而選用新鮮離體豬胰腺作為生物組織樣品，使用高頻電刀進(jìn)行胰管閉合試驗(yàn)。對不同表面潤濕性的電極樣品進(jìn)行胰管閉合試驗(yàn)后，觀察表征電極表面的組織粘附、胰腺斷面焦痂形貌、主胰管爆破壓和胰腺殘端組織損傷。原始304不銹鋼手術(shù)電極表面接觸角為86.1°，經(jīng)FeCl3溶液一步刻蝕處理后，表面形成微米級凹坑結(jié)構(gòu)，接觸角降至65.3°，再經(jīng)HCl溶液兩步刻蝕處理后，微米凹坑上形成納米孔洞，接觸角增大至111.5°。在相同的電外科手術(shù)模擬試驗(yàn)工況下，隨著手術(shù)電極表面接觸角的增大，電極表面組織粘附減輕，胰腺斷面焦痂組織的孔洞尺寸變小，主胰管的閉合厚度增大、爆破壓提高，胰腺殘端組織損傷減輕。在電外科手術(shù)過程中，高頻電刀手術(shù)電極表面潤濕性會影響胰管閉合效果。表面疏水化可以有效抵抗電極作用于胰腺組織時(shí)的表面組織粘附，抑制電極-胰腺組織界面的電弧放電，從而促進(jìn)胰管的有效閉合，減輕胰腺殘端組織損傷，降低術(shù)后胰瘺風(fēng)險(xiǎn)。

高頻電刀；手術(shù)電極；表面潤濕性；組織粘附；胰管閉合

目前，胰腺外科手術(shù)的術(shù)后并發(fā)癥高達(dá)40%～ 50%[1-3]，其中，胰瘺是最常見的術(shù)后并發(fā)癥。胰瘺會造成大量胰液滲出，如果胰酶被激活，可腐蝕破壞手術(shù)創(chuàng)面和胰腺周圍血管，導(dǎo)致腹腔膿腫或嚴(yán)重出血[4-5]。傳統(tǒng)防胰瘺技術(shù)主要依賴醫(yī)生的臨床經(jīng)驗(yàn)和手術(shù)方法改進(jìn)。隨著載能手術(shù)器械的問世和快速發(fā)展，Liga-sure結(jié)扎速系統(tǒng)和諧波超聲刀等載能手術(shù)器械，開始應(yīng)用于胰腺外科手術(shù)臨床。然而，這些器械成本昂貴、切割效率低，難以推廣[6]。相比其他載能手術(shù)器械，高頻電刀具備出色的止血效果和切割效率，形狀多樣的電極可以滿足不同的臨床需求，低成本、易操作的優(yōu)點(diǎn)也使其容易在各中小型醫(yī)院推廣[7-8]。在胰腺電外科手術(shù)中，高頻電刀利用高頻交流電流經(jīng)胰腺組織，使得胰腺組織細(xì)胞內(nèi)的帶電粒子劇烈震蕩、相互摩擦，產(chǎn)生大量焦耳熱，誘導(dǎo)細(xì)胞破裂汽化、蛋白質(zhì)變性凝固，在胰腺斷面形成焦痂組織，無需縫合就可以閉合血管和胰管，實(shí)現(xiàn)止血防胰瘺的手術(shù)效果[9-12]。但是，研究發(fā)現(xiàn)，相比其他載能手術(shù)器械，高頻電刀手術(shù)電極作用胰腺時(shí)，電極-組織界面的電弧放電導(dǎo)致胰腺斷面組織燒蝕損傷嚴(yán)重，防胰瘺效果并不理想[13-15]，這個(gè)問題嚴(yán)重制約了高頻電刀在胰腺外科領(lǐng)域的臨床應(yīng)用。

高頻電刀的工作原理使其在作用于目標(biāo)組織時(shí)，手術(shù)電極表面不可避免地發(fā)生組織粘附[16-17]。鑒于電極表面組織粘附會加劇電弧放電[7]，從理論上講，通過抑制手術(shù)電極表面的組織粘附，可以提升高頻電刀的防胰瘺效果。近年來，有研究發(fā)現(xiàn)，高頻電刀手術(shù)電極表面疏水化有助于抑制組織粘附[18-20]。遺憾的是，手術(shù)電極表面潤濕性對高頻電刀防胰瘺效果的影響研究，目前幾乎未見報(bào)道。

本研究采用化學(xué)刻蝕技術(shù)在304不銹鋼手術(shù)電極表面構(gòu)建微結(jié)構(gòu)，改變電極表面潤濕性，在高頻電刀上利用不同潤濕性的電極進(jìn)行胰管閉合試驗(yàn)，研究手術(shù)電極表面潤濕性對胰管閉合效果的影響，旨在從電極表面改性角度探索提升高頻電刀防胰瘺效果的措施。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 樣品制備

本研究使用揚(yáng)州市華威醫(yī)療器械有限公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)刀形304不銹鋼手術(shù)電極作為基體，分別采用一步濕法化學(xué)刻蝕和兩步濕法化學(xué)刻蝕在電極表面構(gòu)建微結(jié)構(gòu)，改變表面潤濕性。304不銹鋼具有抗氧化性、耐腐蝕性和良好的生理相容性等優(yōu)點(diǎn)，是目前電外科手術(shù)最常用的電極材料。所有304不銹鋼電極，在刻蝕前，均須輕微打磨拋光至表面粗糙度約為0.1 μm，以避免電極表面加工紋理對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。一步刻蝕工藝如下：將304不銹鋼電極試樣放入混合刻蝕液中，4 min后取出，清水沖洗后再用去離子水超聲清洗5 min，在60 ℃烘箱中干燥12 h后備用。兩步刻蝕工藝如下：將一步刻蝕完成后的304不銹鋼電極試樣放入1 mol/L鹽酸溶液（HCl）中，反應(yīng)20 min后取出，用相同的方法清洗表面，干燥備用。其中，一步刻蝕用的混合刻蝕液由1.35 mol/L三氯化鐵溶液（FeCl3）、1 mol/L鹽酸溶液、10 mol/L雙氧水溶液（H2O2）和15 mol/L 磷酸溶液（H3PO4）按照體積比15∶1∶1∶1混合而成[21]。將未經(jīng)刻蝕處理的304不銹鋼手術(shù)電極定義為“普通型”（Ordi-nary），其余兩種電極按照刻蝕處理方法分別定義為“一步刻蝕型”（One-step etching）和“兩步刻蝕型”（two-step etching）。

豬胰腺左葉的形態(tài)、生理結(jié)構(gòu)、解剖位置及MRI、CT影像學(xué)特征均與人胰腺體尾部相似，胰腺疾病研究的動(dòng)物模型常選用豬胰腺[22]。因此，本研究選用新鮮離體豬胰腺制備生物組織樣品。豬胰腺來自本地屠宰場的成年豬，尺寸參數(shù)如下：胰腺長度(22.8± 1.7) cm，胰腺左葉長度(14.0±1.6) cm，主胰管直徑(1.0±0.3) mm。新鮮取出的胰腺組織放入4 ℃生理鹽水中運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室，胰管閉合試驗(yàn)在豬胰腺離體2 h內(nèi)完成，以防止組織樣品失活。

1.2 方法

本研究采用美國威力Force FX 8CS型高頻電刀作為主機(jī)，在單極電凝干燥模式下，使用不同刻蝕處理的304不銹鋼手術(shù)電極，在同一種實(shí)驗(yàn)參數(shù)下，對離體豬胰腺進(jìn)行胰管閉合試驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下：功率為60 W，作用時(shí)間為2 s，工作電流輸出波形為240 kHz正弦波，重復(fù)頻率為39 kHz，8%負(fù)載周期。高頻電刀單極工況下有切割和電凝兩個(gè)功能模塊。其中，電凝具有良好的干燥和凝血效果，有利于胰管閉合。電凝分為干燥、電灼和噴凝3種工作模式，不同模式的輸出電流波形、重復(fù)頻率和峰值電壓不同，對生物組織的作用效果也不同。前期研究結(jié)果表明[23]，干燥模式60 W、作用時(shí)間2 s，高頻電刀手術(shù)電極對豬胰管的閉合效果最佳，且胰腺殘端組織熱損傷較輕。為避免試驗(yàn)誤差，所有電極樣品均不重復(fù)使用。

血管吻合口所能承受的最大壓力通常用爆破壓評價(jià)[24]，胰管的生物學(xué)性質(zhì)類似于血管，焦痂封閉主胰管也與吻合口閉合血管的作用機(jī)制相似。因此，本研究將胰管爆破壓作為閉合效果的評價(jià)指標(biāo)。爆破壓測試裝置由蠕動(dòng)泵、中心靜脈導(dǎo)管、數(shù)字壓力表和三通管組成，如圖1所示。測量時(shí)，首先將三通管一端通過中心靜脈導(dǎo)管連接主胰管，一端通過蠕動(dòng)泵和軟管連接生理鹽水，一端通過軟管連接數(shù)字壓力表。其中，中心靜脈導(dǎo)管從胰腺遠(yuǎn)端穿入主胰管，接口處用手術(shù)縫合線打結(jié)固定，整個(gè)穿刺過程要確保順滑無阻礙，以避免胰管壁破壞而影響測試結(jié)果。隨后，手術(shù)電極在給定的工況下作用于胰腺斷面以形成焦痂，作用2 s后移開電極，開啟蠕動(dòng)泵，壓力表峰值讀數(shù)即為胰管爆破壓。其中，蠕動(dòng)泵的泵水速率設(shè)置為0.4 mL/min（模擬胰液流動(dòng)速度），數(shù)字壓力表的精度為0.001 kPa。每種手術(shù)電極對應(yīng)的胰管爆破壓測試10次，取平均值。

圖1 爆破壓測試裝置示意圖

304不銹鋼電極試樣的表面水接觸角和微觀形貌，分別采用東莞市晟鼎精密儀器有限公司生產(chǎn)的SDC-200光學(xué)接觸角測量儀和荷蘭FEI公司生產(chǎn)的QUANTA 200型掃描電子顯微鏡（SEM）進(jìn)行表征。電極表面的組織粘附量采用稱量法進(jìn)行表征。采用日本KEYENCE公司生產(chǎn)的VK-X1000型激光共聚焦顯微鏡（LCSM），觀察電極-粘附組織的界面形貌。采用日本KEYENCE公司生產(chǎn)的VHX-7000型超景深三維顯微系統(tǒng)，分析表征胰腺斷面焦痂組織形貌。胰腺殘端組織損傷采用HE染色病理切片進(jìn)行分析，每種手術(shù)電極的組織切片樣本量為5個(gè)，組織損傷深度取平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 電極表面潤濕性與組織粘附

圖2為3種304不銹鋼手術(shù)電極表面SEM形貌和接觸角。普通型電極表面光滑平整，接觸角為86.1°，呈弱親水性。使用FeCl3混合刻蝕液經(jīng)過一步刻蝕處理4 min后，304不銹鋼表面的內(nèi)部位錯(cuò)部位被溶解[25]，形成均勻分布的微米級凹坑結(jié)構(gòu)，接觸角降為65.3°，表面更加親水。兩步刻蝕型電極表面的微米級凹坑上形成了許多納米級孔洞，平均直徑約為200 nm，接觸角增大到111.5°，呈現(xiàn)疏水性。本研究的兩步刻蝕處理是在一步刻蝕的基礎(chǔ)上，將電極再經(jīng)1 mol/L HCl溶液刻蝕20 min，304不銹鋼表面位錯(cuò)部位被進(jìn)一步溶解，由于HCl溶液的濃度較低，刻蝕主要是在一步刻蝕生成的微米級凹坑上形成納米級孔洞結(jié)構(gòu)[21]?？梢姡?04不銹鋼電極表面構(gòu)建微納米雙級結(jié)構(gòu)，電極由親水轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?/p>

圖3為胰管閉合試驗(yàn)后3種手術(shù)電極的截面形貌 LCSM照片和表面組織粘附量。3種304不銹鋼手術(shù)電極表面均出現(xiàn)組織粘附，其中，普通型電極表面的組織粘附層厚度約為(7.19±0.79) μm，一步刻蝕型電極表面的組織粘附加重，粘附層厚度為(9.28±0.55) μm；兩步刻蝕型電極表面的組織粘附減輕，粘附層厚度為(5.58±0.61) μm。稱量法得到的電極表面組織粘附量具有相同的變化趨勢，如圖3b所示。結(jié)合電極表面接觸角測量結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，手術(shù)電極表面的組織粘附隨接觸角的增大而減弱，這表明手術(shù)電極表面的潤濕性會影響電極作用于胰腺組織時(shí)的表面組織粘附，表面疏水化能抑制組織粘附。

圖2 3種304不銹鋼手術(shù)電極表面的SEM形貌與接觸角

圖3 胰管閉合試驗(yàn)后3種不銹鋼手術(shù)電極表面的組織粘附

2.2 胰管閉合效果

圖4為3種304不銹鋼手術(shù)電極作用下胰腺斷面焦痂組織形貌的OM圖。焦痂表面最大孔洞直徑、焦痂厚度和主胰管有效閉合厚度見表1。為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，每種電極的重復(fù)試驗(yàn)不低于10次。在普通型電極作用下，胰腺斷面生成的焦痂組織結(jié)構(gòu)疏松，表面孔洞較大，孔洞周圍有明顯的黑色碳化物。相比普通型電極，一步刻蝕型電極作用下的胰腺斷面焦痂組織的厚度和表面孔洞尺寸均增大，疏松程度加重，孔洞周圍的黑色碳化物增多，主胰管閉合厚度則減小。而兩步刻蝕型電極作用下的胰腺斷面焦痂組織的疏松程度降低，焦痂厚度和表面孔洞尺寸減小，孔洞周圍的黑色碳化物減少，主胰管閉合厚度增大。高頻電刀的工作原理會導(dǎo)致手術(shù)電極表面電弧放電，電弧放電產(chǎn)生的瞬時(shí)大量熱量，使得胰腺斷面表層組織脫水碳化，進(jìn)而生成疏松多孔的焦痂，電弧放電越嚴(yán)重，焦痂的厚度和表面孔洞尺寸越大。顯然，在相同的電外科手術(shù)工況下，3種手術(shù)電極作用于豬胰腺組織時(shí)，電極表面的電弧放電程度為：一步刻蝕型>普通型>兩步刻蝕型，胰管的閉合厚度則呈相反趨勢。

圖5為3種304不銹鋼手術(shù)電極作用下的主胰管爆破壓。3種電極對應(yīng)的主胰管爆破壓存在顯著性差異（<0.05）。其中，普通型電極作用下的胰管爆破壓為(6.72±0.64) kPa，一步刻蝕型電極對應(yīng)的胰管爆破壓降低至(5.89±0.49) kPa，而兩步刻蝕型電極對應(yīng)的胰管爆破壓則增大為(7.33±0.59) kPa?？梢?，胰管爆破壓與胰管閉合厚度呈正相關(guān)。

圖4 胰管閉合試驗(yàn)后胰腺斷面焦痂組織形貌的OM照片

表1 胰管閉合試驗(yàn)后胰腺斷面焦痂組織的特征參數(shù)與主胰管閉合厚度

Tab.1 Characteristic parameters of eschar tissues on pancreas sections and closure thickness of main pancreatic duct after pancreatic duct closure test　μm

圖5 胰管閉合試驗(yàn)后的主胰管爆破壓（P<0.05）

2.3 組織損傷

高頻電刀利用組織熱效應(yīng)來閉合胰管，在手術(shù)操作中，鄰近組織不可避免地產(chǎn)生熱損傷。圖6為胰管閉合試驗(yàn)后的胰腺殘端組織病理切片圖，損傷區(qū)域及深度如圖中虛線和箭頭所示。熱損傷會導(dǎo)致胰腺組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞，不能和染料正常結(jié)合，表現(xiàn)為損傷組織的切片顏色淺于正常組織?？梢园l(fā)現(xiàn)，采用一步刻蝕型電極閉合胰管，胰腺殘端組織損傷深度（(839.6±24.5) μm）大于普通型電極（(754.2±15.9) μm），而兩步刻蝕型電極對應(yīng)的胰腺殘端組織損傷深度則減小到(698.5±19.9) μm，小于普通型電極?？梢?，3種手術(shù)電極對應(yīng)的胰腺組織損傷程度不同，組織損傷程度與電極表面的接觸角呈負(fù)相關(guān)。

圖6 胰管閉合試驗(yàn)后胰腺殘端組織的病理切片

2.4 討論

在電外科手術(shù)過程中，目標(biāo)組織細(xì)胞由于熱效應(yīng)爆裂汽化，汽化后的組織顆粒粘附在手術(shù)電極表面，形成一層難以去除的粘附組織，這層粘附組織會加劇電極表面電弧放電[7,20]。如圖3和圖4所示，一步刻蝕型電極表面的組織粘附最顯著，對應(yīng)的胰腺斷面焦痂組織的孔洞最大，組織碳化也最明顯，這證實(shí)電極表面電弧放電與組織粘附密切相關(guān)。鑒于電弧放電會顯著影響高頻電刀的胰管閉合效果[13-15]，因此有效抑制電極表面組織粘附，有助于減輕手術(shù)電極作用于胰腺時(shí)的電弧放電，從而促進(jìn)胰管閉合。

如圖2所示，一步刻蝕處理在光滑平整的304不銹鋼手術(shù)電極表面構(gòu)筑出均勻分布的微米級凹坑結(jié)構(gòu)，接觸角由86.1°降至65.3°，而進(jìn)一步的兩步刻蝕處理在微米級凹坑上形成均勻分布的納米級孔洞結(jié)構(gòu)，接觸角增大至111.5°。這是因?yàn)樵诮饘俦砻鏄?gòu)建微結(jié)構(gòu)可以改變表面潤濕性，而且潤濕性與表面微結(jié)構(gòu)尺寸密切相關(guān)。通常，在親水的金屬表面構(gòu)建微米級結(jié)構(gòu)，水滴可以完全浸入粗糙結(jié)構(gòu)，表面更加親水[26-27]，而在微米結(jié)構(gòu)上進(jìn)一步構(gòu)筑納米級孔洞，能促進(jìn)空氣在表面存儲，并形成氣體層[27-28]，使水滴無法滲入，并可能吸附空氣中的有機(jī)物，從而降低表面自由能[29-30]。因此，兩步刻蝕型電極表面呈疏水性。

表面疏水化可以有效抵抗手術(shù)電極作用于胰腺組織時(shí)的表面組織粘附。如圖3所示，3種304不銹鋼手術(shù)電極表面的組織粘附量為：一步刻蝕型>普通型>兩步刻蝕型，與表面接觸角呈負(fù)相關(guān)。圖4和表1給出的胰腺斷面焦痂組織的厚度、表面孔洞尺寸和疏松程度均表明，3種手術(shù)電極作用于豬胰腺組織時(shí)，表面電弧放電程度為：一步刻蝕型>普通型>兩步刻蝕型。在電外科手術(shù)過程中，高頻電刀手術(shù)電極表面的組織粘附會導(dǎo)致電極表面阻抗增大，加劇表面電弧放電[7,31]。可見，手術(shù)電極表面疏水化可以通過抑制電外科手術(shù)過程中的組織粘附，降低電極表面阻抗的增幅，從而減輕電極作用于胰腺時(shí)的電弧放電。

手術(shù)電極作用于胰腺組織時(shí)，胰腺組織細(xì)胞內(nèi)帶電粒子劇烈震蕩、相互摩擦，產(chǎn)生大量焦耳熱，胰管壁皺縮、胰液凝固，引發(fā)胰管閉合。需要指出的是，手術(shù)電極表面電弧放電導(dǎo)致極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量熱量，胰腺斷面表層組織脫水碳化、生成焦痂，這相當(dāng)于在正常組織表面生成了一層絕緣層，胰腺阻抗增大，有效電流到達(dá)胰腺的深度減少，組織熱效應(yīng)減弱，胰管有效閉合厚度減小。電極表面電弧放電越嚴(yán)重，胰腺斷面生成的焦痂組織就越厚，胰管有效閉合厚度也就越小。如表1所示，3種電極對應(yīng)的主胰管閉合厚度為：一步刻蝕型<普通型<兩步刻蝕型。因此，兩步刻蝕型手術(shù)電極對應(yīng)的胰管爆破壓最大，一步刻蝕型電極的胰管爆破壓最?。▓D5）?？梢?，手術(shù)電極表面疏水化能提升胰管的閉合效果。值得注意的是，3種手術(shù)電極對應(yīng)的胰腺斷面焦痂組織的表面孔洞尺寸均勻性存在明顯差別（圖4），大小順序?yàn)椋阂徊娇涛g型<普通型<兩步刻蝕型。這表明一步刻蝕處理在304不銹鋼手術(shù)電極表面構(gòu)建的微米級凹坑結(jié)構(gòu)會加劇表面電弧放電不均，而兩步刻蝕處理構(gòu)建的微納雙級結(jié)構(gòu)則有助于減輕表面電弧放電不均。手術(shù)電極表面電弧放電不均對胰管閉合效果的影響有待進(jìn)一步研究。

需要指出的是，術(shù)后胰瘺不僅與胰管的閉合效果有關(guān)，還與胰腺組織的損傷愈合密切相關(guān)。通常，胰腺殘端組織損傷越輕，胰腺組織術(shù)后愈合就越快，胰瘺的風(fēng)險(xiǎn)也就越小。高頻電刀的組織熱效應(yīng)不可避免地會對鄰近正常組織造成熱損傷，熱損傷程度與電極作用組織的能量大小有關(guān)。如圖6所示，3種手術(shù)電極對應(yīng)的胰腺殘端組織損傷深度為：一步刻蝕型>普通型>兩步刻蝕型?？梢?，手術(shù)電極表面疏水化通過減輕電極-組織界面的電弧放電，降低胰腺殘端組織熱損傷，這有利于胰腺組織的術(shù)后愈合，降低胰瘺風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，在電外科手術(shù)過程中，高頻電刀手術(shù)電極表面潤濕性會影響胰管閉合效果和胰腺殘端組織損傷。電極表面疏水化可以有效抵抗電極作用于胰腺組織時(shí)的表面組織粘附，從而抑制電極-胰腺組織界面的電弧放電，促進(jìn)胰管的有效閉合，減輕胰腺殘端組織損傷，降低術(shù)后胰瘺風(fēng)險(xiǎn)。高頻電刀手術(shù)電極的服役工況為高溫環(huán)境，在電極表面修飾/涂覆低表面能材料容易分解失效[20]。因此，本研究通過表面化學(xué)刻蝕構(gòu)建微結(jié)構(gòu)來改變潤濕性，潤濕性的調(diào)控范圍有限。下一步研究將嘗試不同制備手段與工藝，改變手術(shù)電極表面微結(jié)構(gòu)的拓?fù)湫螒B(tài)，拓展?jié)櫇裥苑秶娣治鰸櫇裥詫﹄姌O-胰腺組織界面接觸狀態(tài)的影響規(guī)律，揭示潤濕性對手術(shù)過程的影響機(jī)理。

3 結(jié)論

1）兩步刻蝕處理可以在304不銹鋼手術(shù)電極表面構(gòu)建微納米雙級結(jié)構(gòu)，電極由親水轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?/p>

2）在電外科手術(shù)過程中，高頻電刀手術(shù)電極表面的潤濕性會影響胰管閉合效果。表面疏水化可以有效抵抗電極作用于胰腺組織時(shí)的表面組織粘附，抑制電極-胰腺組織界面的電弧放電，從而促進(jìn)胰管的有效閉合，減輕胰腺殘端組織損傷，降低術(shù)后胰瘺風(fēng)險(xiǎn)。

[1] ISAJI S, MIZUNO S, WINDSOR J A, et al. International Consensus on Definition and Criteria of Borderline Resectable Pancreatic Ductal Adenocarcinoma 2017[J]. Pancreatology, 2018, 18(1): 2-11.

[2] KALTENMEIER C, NASSOUR I, HOEHN R S, et al. Impact of Resection Margin Status in Patients with Pancreatic Cancer: A National Cohort Study[J]. Journal of Gastrointestinal Surgery, 2021, 25(9): 2307-2316.

[3] MALLEO G, VOLLMER C M Jr. Postpancreatectomy Complications and Management[J]. The Surgical Clinics of North America, 2016, 96(6): 1313-1336.

[4] 侯國方, 金相任, 孫備, 等. 胰十二指腸切除術(shù)后胰瘺并發(fā)遲發(fā)性出血的預(yù)防及治療[J]. 中華胰腺病雜志, 2018, 18(2): 131-134.

HOU Guo-fang, JIN Xiang-ren, SUN Bei, et al. Preven-tion and Treatment of Pancreatic Fistula Complicated with Delayed Bleeding after Pancreaticoduodenectomy[J]. Chi-nese Journal of Pancreatology, 2018, 18(2): 131-134.

[5] MIYASAKA Y, MORI Y, NAKATA K, et al. Attempts to Prevent Postoperative Pancreatic Fistula after Distal Pancreatectomy[J]. Surgery Today, 2017, 47(4): 416-424.

[6] YAO Guang, ZHANG De-yuan, GENG Da-xi, et al. Improving Anti-Adhesion Performance of Electrosurgical Electrode Assisted with Ultrasonic Vibration[J]. Ultra-sonics, 2018, 84: 126-133.

[7] MASSARWEH N N, COSGRIFF N, SLAKEY D P. Electrosurgery: History, Principles, and Current and Fu-ture Uses[J]. Journal of the American College of Sur-geons, 2006, 202(3): 520-530.

[8] 段亞輝. 智能高頻手術(shù)電刀研制[D]. 合肥: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué), 2009.

DUAN Ya-hui. Development of Intelligent Electrosur-gical Generator[D]. Hefei: University of Science and Technology of China, 2009.

[9] WANG K, ADVINCULA A P. “Current Thoughts” in Electrosurgery[J]. International Journal of Gynecology & Obstetrics, 2007, 97(3): 245-250.

[10] LANDMAN J, KERBL K, REHMAN J, et al. Evaluation of a Vessel Sealing System, Bipolar Electrosurgery, Har-monic Scalpel, Titanium Clips, Endoscopic Gastrointe-stinal Anastomosis Vascular Staples and Sutures for Arterial and Venous Ligation in a Porcine Model[J]. The Journal of Urology, 2003, 169(2): 697-700.

[11] ADVINCULA A P, WANG Ka-ren. The Evolutionary State of Electrosurgery: Where are We Now?[J]. Current Opinion in Obstetrics & Gynecology, 2008, 20(4): 353- 358.

[12] SUH H P, PARK E J, HONG J P. Effect of Monopolar Cutting Mode Against Bipolar Diathermy on Surgical Dissection of Microvessels[J]. Journal of Reconstructive Microsurgery, 2017, 33(9): 660-669.

[13] NAGAKAWA Y, TSUCHIDA A, SAITO H, et al. The VIO Soft-Coagulation System can Prevent Pancreatic Fistula Following Pancreatectomy[J]. Journal of Hepato- Biliary-Pancreatic Surgery, 2008, 15(4): 359-365.

[14] IKEDA T, AKAHOSHI T, KAWANAKA H, et al. Eva-luation of a Transection Method for Distal Pancreate-ctomy: A Comparative Study on the Use of Electro-sur-gical and Stapling Devices in Swine[J]. Fukuoka Igaku Zasshi = Hukuoka Acta Medica, 2013, 104(12): 515-522.

[15] KOCH C, FRIEDRICH T, METTERNICH F, et al. Determination of Temperature Elevation in Tissue during the Application of the Harmonic Scalpel[J]. Ultrasound in Medicine & Biology, 2003, 29(2): 301-309.

[16] 劉光, 張鵬飛, 陳華偉, 等. 載能電刀仿生防粘表面技術(shù)[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2018, 54(17): 21-27.

LIU Guang, ZHANG Peng-fei, CHEN Hua-wei, et al. Bio-Inspired Anti-Adhesion Surfaces of Electrosurgical Scalpel[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2018, 54(17): 21-27.

[17] ZHANG Peng-fei, LIU Guang, ZHANG De-yuan, et al. Liquid-Infused Surfaces on Electrosurgical Instruments with Exceptional Antiadhesion and Low-Damage Perfor-mances[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10(39): 33713-33720.

[18] HSIAO W T, LIN L H, CHIANG H J, et al. Biomedical Electrosurgery Devices Containing Nanostructure for Mini-mally Invasive Surgery: Reduction of Thermal Injury and Acceleration of Wound Healing for Liver Cancer[J]. Journal of Materials Science Materials in Medicine, 2015, 26(2): 77.

[19] HAN Zhi-wu, FU Jia, FENG Xiao-ming, et al. Bionic Anti-Adhesive Electrode Coupled with Maize Leaf Mic-ro-structures and TiO2Coating[J]. RSC Advances, 2017, 7(72): 45287-45293.

[20] 萬健飛, 郝汝飛, 龍運(yùn)江, 等. PTFE涂層抗粘附電極切割效率和抗粘附性能的時(shí)變性研究[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2018, 54(17): 2-7.

WAN Jian-fei, HAO Ru-fei, LONG Yun-jiang, et al. Research on the Variations of the Incision Efficiency and Anti-Sticking Performance of PTFE-Coated Electrode with Operation Time[J]. Journal of Mechanical Enginee-ring, 2018, 54(17): 2-7.

[21] ZHAO Er-ling. Anti-Corrosion Properties of a Bioins-pired Superhydrophobic Surface on Stainless Steel[J]. International Journal of Electrochemical Science, 2017: 9855-9864.

[22] 張峰, 張長寶, 田建明, 等. 豬正常胰腺的影像學(xué)表現(xiàn)[J]. 放射學(xué)實(shí)踐, 2010, 25(2): 129-131.

ZHANG Feng, ZHANG Chang-bao, TIAN Jian-ming, et al. Imaging Features of Normal Porcine Pancreas[J]. Radiologic Practice, 2010, 25(2): 129-131.

[23] 李宵宇. 高頻電刀操作參數(shù)對豬胰管閉合效果的影響研究[D]. 成都: 西南交通大學(xué), 2018.

LI Xiao-yu. Effect of the Operating Parameters of Elec-trosurgical Unit on the Sealing of Porcine Pancreatic Duct[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2018.

[24] OKHUNOV Z, YOON R, LUSCH A, et al. Evaluation and Comparison of Contemporary Energy-Based Surgical Vessel Sealing Devices[J]. Journal of Endourology, 2018, 32(4): 329-337.

[25] LIU Yan, BAI Yuan, JIN Jing-fu, et al. Facile Fabrication of Biomimetic Superhydrophobic Surface with Anti- Frosting on Stainless Steel Substrate[J]. Applied Surface Science, 2015, 355: 1238-1244.

[26] 馮西橋, 趙紅平, 李博. 仿生力學(xué)前沿[M]. 上海: 上海交通大學(xué)出版社, 2020.

FENG Xi-qiao, ZHAO Hong-ping, LI Bo. Frontiers in Bionic Mechanics[M]. Shanghai: Shanghai Jiao Tong University Press, 2020.

[27] 劉韜, 劉瑩, 底月蘭, 等. 3Cr13不銹鋼微納表面制備及疏水機(jī)理分析[J]. 表面技術(shù), 2020, 49(7): 112-119.

LIU Tao, LIU Ying, DI Yue-lan, et al. Preparation and Hydrophobic Mechanism Analysis of 3Cr13 Stainless Steel Surface with Micro-Nano Structure[J]. Surface Technology, 2020, 49(7): 112-119.

[28] LEE Chan, KIM A, KIM J. Electrochemically Etched Porous Stainless Steel for Enhanced Oil Retention[J]. Surface and Coatings Technology, 2015, 264: 127-131.

[29] LONG Jiang-you, ZHONG Min-lin, ZHANG Hong-jun, et al. Superhydrophilicity to Superhydrophobicity Tran-sition of Picosecond Laser Microstructured Aluminum in Ambient Air[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2015, 441: 1-9.

[30] KIETZIG A M, HATZIKIRIAKOS S G, ENGLEZOS P. Patterned Superhydrophobic Metallic Surfaces[J]. Lang-muir: the ACS Journal of Surfaces and Colloids, 2009, 25(8): 4821-4827.

[31] PALANKER D, VANKOV A, JAYARAMAN P. On Mechanisms of Interaction in Electrosurgery[J]. New Journal of Physics, 2008, 10(12): 123022.

Effect of Surface Wettability of Active Electrodes in High-frequency Electrosurgical Unit on Pancreatic Duct Closure

1,1,1,1,2,2

(1. School of Mechanical Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China; 2. West China Hospital, Sichuan University, Chengdu 610041, China)

In this study, the influence of the surface wettability of active electrodes on pancreatic duct closure is investigated, aiming to explore measures that could improve the anti-pancreatic fistula effect of high-frequency electrosurgical unit from the perspective of electrode surface modification.304 stainless steel active electrodes were used as electrode samples, and the surface wettability of electrode sample was changed by means of chemical etching treatment. Fresh isolated porcine pancreas was selected as biological tissue sample to do pancreatic duct closure test using a high-frequency electrosurgical unit. With respect to the electrode samples with different surface contact angles, the corresponding tissue adhesion on electrodes, the morphology of the eschar on pancreatic section, the blasting pressure of main pancreatic duct, and the tissue damage of pancreatic stump were examined after pancreatic duct closure test.Results showed that the surface contact angle was 86.1° for the original 304 stainless steel active electrode. A surface microstructure consisting of evenly distributed micron-pits was formed on the electrode surface after one step etching treatment with FeCl3solution, and the contact angle was reduced to 65.3°. After a further etching treatment with HCl solution, nano-holes were formed on the micron-pits, and the contact angle was increased to 111.5°. Under the same electrosurgery conditions, as the contact angle of the electrode surface increased, the tissue adhesion on electrode surface was reduced, the size of the hole in the eschar tissue on the pancreatic section become small, the closed thickness and blasting pressure of the main pancreatic duct were increased, and the tissue damage of the pancreatic stump was decreased. In sum, during electrosurgery, the surface wettability of active electrodes has an influence on the closure of pancreatic duct. Electrode surface hydrophobization can effectively resist the adhesion of tissue onto the electrode when the electrode acts on pancreatic tissue, thereby inhibiting the arc discharge at the electrode-pancreatic tissue interface. This helps to promote the effective closure of the pancreatic duct, reduce the tissue damage to the pancreatic stump, and then reduce the risk of postoperative pancreatic fistula.

high-frequency electrosurgical unit; active electrode; surface wettability; tissue adhesion; pancreatic duct closure

Tb17

A

1001-3660(2022)02-0367-08

10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.02.037

2021-06-18；

2021-08-29

2021-06-18；

2021-08-29

國家自然科學(xué)基金（51675356）

Supported by the National Natural Science Foundation of China (51675356)

蔣爍（1995—），男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)樯锬Σ翆W(xué)與表面工程。

JIANG Shuo (1995—), Male, Postgraduate, Research focus: biotribology and surface engineering.

鄭靖（1974—），女，博士，研究員，主要研究方向?yàn)樯锱c仿生摩擦學(xué)、表面工程。

ZHENG Jing (1974—), Female, Doctor, Researcher, Research focus: bio/bionic-tribology, surface engineering.

蔣爍，楊丹，劉文韜，等. 高頻電刀手術(shù)電極表面潤濕性對胰管閉合效果的影響[J]. 表面技術(shù), 2022, 51(2): 367-374.

JIANG Shuo, YANG Dan, LIU Wen-tao, et al. Effect of Surface Wettability of Active Electrodes in High-frequency Electrosurgical Unit on Pancreatic Duct Closure[J]. Surface Technology, 2022, 51(2): 367-374.