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陰莖電生理之探討與雷射於陰莖手術之應用

蔡芳生醫師/天成醫療體系教學副院長暨泌尿科主任
中原大學生物醫學工程研究所兼任助理教授 蔡芳生

前言
電刀應用於手術始於十九世紀末,外科醫師(包括我們泌尿科醫師)很常利用電刀來執行日常的手術,因此我們常把電刀的使用視為常規,而往往忘了它的作用原理與潛在的危險性。

然而,在過去的文獻中,仍可找到一些討論電刀安全的文章。Kerl 曾發現:在使用電刀於陰莖手術後,顯微鏡下血管旁的神經組織有明顯的損傷(Acta Neurochir 1988);台灣的許耕榕醫師亦發現:利用雙極電刀或是綁線來止血會比單極電刀的術後,能保留更多的性功能,推測原因是單極電刀引起了sinus fibrosis(J Andro 2004);而學者Lee更發現:在電刀作用下,愈長的神經元,愈容易產生延遲型的神經破裂,而陰莖上是存在許多長神經元的(Plastic Reconstruct Surg 1987)。

基於以上的思辯,我們不禁要去思考:使用電刀於陰莖手術,究竟是對我們的病人是好還是壞?尤其是電刀對於陰莖上的神經與血管的效應是甚麼?值得我們去進一步的探討。

電刀手術之原理
電刀應用於手術時,主要是靠電流產生熱,藉以將組織細胞汽化或破壞,以達切割或止血的效果,此一效應被稱為 « Bovie effect »。此熱效應係由以下的物理方程式來描述:
P = I2 * R ; P : 發熱功率, I : 電流, R : 電阻......(1)
由(1)式可知,發熱功率與電流強度平方以及電阻成正比。因此,電刀頭一般會做得很細(小截面積),為的就是要讓電流通過時有最大的電流密度(電流除以截面積),加上截面積小電阻較大,使得整個迴路中,最大的發熱點就是電刀頭。
但是,電流流經陰莖其他組織(例如 : 血管或是神經)時,也會在這些組織上,依照其本身的電阻與所流經的電流產生熱。而這些熱效應究竟會不會對陰莖的血管或是神經造成傷害,則是我們想要探討的課題。

陰莖於電刀下之電生理效應
根據我們在台大所做的研究,在電刀陰莖手術的整個迴路中,陰莖本身因為相對於軀幹與大腿有較小的截面積,因此承受了近80%的熱效應。而在其中的個別組織則分別接受了以下的電流密度(在電刀機功率設為25W的情況下) :
陰莖整體 : 71.06 mA/cm2 ;
神經組織 : 65.60 mA/cm2 ;
血管組織 : 58.16 mA/cm2 ;
貼在大腿上的回電片 : 2.11 mA/cm2 。

要注意的是,神經與血管承受了比回電片大近三十倍的電流,而回電片所在的皮膚常會因電流熱效應而紅腫,故此熱效應對神經與血管的影響亦不可忽視。又過去的文獻也報告過 : 0.16mA的電流持續2秒鐘即可能造成血管中血栓形成;357 mA/cm2 的電流密度作用5秒鐘即可能造成神經的損傷。而一般陰莖手術時,電刀使用的時間是遠超過這些數值的。

除了電流熱效應外,以下再考慮電場強度對神經與血管的影響。經實驗證明,陰莖本體與其中的神經與血管在電刀作用下,都承受了9.61 volt/cm 的電場強度。學者Lee等曾指出 : 在電場強度2volt/cm下即會造成細胞的破裂,而電刀在一開始還未形成通路時,電壓值有可能高達5000volt,這是電刀對神經與血管非熱效應的影響。

雷射於陰莖手術之應用與好處
從以上的分析可知,電刀於陰莖手術,有其潛在的危險性。這點在2011年Journal of Urology (p.p. 1327-30)中亦引用我們的研究報告告知所有讀者在使用電刀於陰莖手術時須留意此危險性的存在,或者更進一步的使用雷射作為主要的切割或止血的工具。

由於雷射係使用光波為其產熱能量,因此可避免掉電流與電場的效應;再加上光波只在表面作用(Holmium雷射穿透深度為0.4mm),可避免直接傷害表面下的神經與血管。現代化的雷射設備設計精良、操控簡易,只要在使用時採用該有的安全措施(例如: 護目鏡、雷射防護手術房…等等),即可進行安全又有效的陰莖雷射手術,對病患與術者來說,不啻為一個很好的選擇。

一般皮膚上的手術,常用的是CO2雷射;而我們泌尿科則常用Holmium雷射來做內視鏡手術。事實上,Holmium雷射亦可用在陰莖手術的止血上,我們的建議是:先以刀片(Scalpel)進行切割,再以Holmium雷射作為止血的工具,如此即可完全不用到電刀,保護陰莖重要的勃起功能。

結論
陰莖因其特殊的結構與電生理特性,使其在使用電刀手術時,有著不可忽視的危險性存在。我們建議可以改用雷射等工具配合刀片使用,即可達到既為患者完成有效的治療;亦可安全地保護了陰莖的勃起功能。

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