【行业分析】之高频手术设备系列，将深入介绍高频手术相关设备（高频电刀、氩气刀、射频电波刀、等离子刀、电磁刀）的技术原理、特点，市场格局及未来发展趋势。本文聚焦高频电刀发展历史，技术原理，设备...
【行业分析】之高频手术设备系列，将深入介绍高频手术相关设备（高频电刀、氩气刀、射频电波刀、等离子刀、电磁刀）的技术原理、特点，市场格局及未来发展趋势。本文聚焦高频电刀发展历史，技术原理，设备特点及市场情况分析。看高频电刀如何逐步取代手术刀~
1. 高频电刀发展历程
灼烧法为高频电刀治疗的基本原理，其应用到疾病治疗最早可追溯到史前时代，人们利用加热的石头止血。20世纪20年代初，外科医生们使用灼烧和通电流的方法对患者进行治疗，现在灼烧法已成为最普遍的应用技术之一。植物生理学家William T. Bovie被认为是高频电刀之父[1]。
19世纪，医疗逐步实现了电子化。1897年，Franz Nagelschmidt撰写了一篇关于“电热疗法”的文章来阐述6年前dA rsonval发现的热效应。
1900年，巴黎内科医生Joseph Rivered 在工作中获得创新性发现,当他用类似Nagelschmidt的发电机产生的电流来治疗一个失眠症病人时，电极间的火花电弧使病人的皮肤凝固，最终他使用这种电弧电流治疗了一个手部癌性溃疡的病人，这是首例被记录的使用高频电流的外科手术案例[2]。在随后的十几年里，人们普遍地使用电流来治疗皮肤损伤、口腔和膀胱血管瘤、痔疮的凝结等疾病[3]。
1910年，Clark设计并制作了一台新设备，这台设备能够产生高达3A的电流，通过增加电流和减小电压来产生热量更大、时间更短的电火花，从而可以穿透更深层的人体组织[4]。
1914年，他用“干燥方法” 描述由于脱水而使组织损坏、碳化而带来的影响，Clark成为第一个常规使用这种方法来去除皮肤、头部、颈部、乳房和子宫颈恶性增生的美国人，自此开创了美国高频电刀技术，推动了该类技术快速发展[5]。
应用高频电刀切割组织后，切割创面整齐、无渗血，但可以引起局部组织血液供应障碍、组织细胞破坏、部分组织炭化和脂肪液化。目前高频电刀广泛应用于妇科、口腔科、普外科等科室，可应用于各种传统的外科手术，包括：脾切除术、甲状腺切除术、肝脏切除、肺切除、痔疮切除、胃切除、肾脏切除等。
2. 高频电刀 工作原理及技术特点
高频电外科设备通过电极将高频、高压的电流作用到病患部位，烧灼性切开组织，切割病变部位或凝血止血，实现切割（肌体组织分离）或凝固（凝血或组织液）。
其主要应用了热效应、法拉第效应和电解效应这三种物理效应：
热效应：电刀放电，局部组织温度超过100℃，细胞液化撑开细胞膜实现切割；温度不足以使细胞液化时，细胞收缩止血；
法拉第效应：人体神经和肌肉对高于300 kHz的交流电刺激不敏感；
电解效应：电流通过人体使组织内的电解质具有导电性，电解质离子两极位置的组织被灼伤[6]。
传统高频电刀原理图如下图所示[7]，能量并未穿过细胞，只是加热细胞外层，致使碳化严重，热损伤大。
高频电刀技术特点[8]：
切割速度快、止血效果好、操作简单方便；
与传统机械手术刀相比，在临床上采用高频电刀可缩短手术时间，减少患者失血量及输血量，从而降低并发症及手术费用；
与其他电外科手术器（如激光刀、微波刀、超声刀、水刀、等）相比高频电刀适应手术范围广，容易进入手术部位，操作简便。
3. 高频电刀 结构组成
1928年，高频电刀开始商品化并迅速成为外科医疗中应用最广、使用价值最高的设备，高频电刀发生器经历了火花放电、电子管、场效应晶体管、大功率MOS管的演变。目前，计算机技术的发展使电刀输出功率的反馈调节更加精确[9]。
高频电刀一般是由高压电源、低压电源、振荡单元、功率输出、电刀、电凝选择等单元组成。
电源单元包括电源变压器，其初级输入为220V/50Hz的交流电源，次级输出为高压和低压2组。
振荡单元包含振荡线圈、电容、电子管等，其主要功能是产生高频电流。
功率输出单元包含晶体管及输出功率调节电路，其作用是将高频电流进行功率放大，并将其输出到电刀部件。
电切、电凝选择单元主要是选择临床需要的电切、电凝的功率，传送到专用刀柄，完成电切、电凝功能[10]。在单极模式中，需要在患者身体上额外增加一个电极片使高频电流回到发生器中。
图. 单极模式和双极模式[11]
高频电外科设备结构框图如下图所示，实际电路因不同产品而有所差异，但基本功能原理相似。
图. 晶体管高频电外科设备结构框图[12]
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视频：高频电刀中常用的纯切、混切、面凝、电凝、喷凝；[13]
4. 高频电刀 市场分析
随着科学技术的不断进步以及医学的快速发展，医用高频电刀逐渐取代传统的手术刀，在医院临床手术中得到广泛的应用。
2019年，中国医用高频电刀产量约为5.72万台，较2018年上涨了23.54%，行业增速明显，产能建设情况较快。2020年上半年，国内医用高频电刀产量约为3.34万台，较2019年同期上涨了5.05%。2019年，国内医用高频电刀行业的市场规模约为16.8亿元，较2018年上涨19.15%。
随着国内医疗行业的发展，医疗机构的服务水平提高，相关医疗器械的配备情况良好，医用高频电刀的市场需求较大，行业发展较快，保持着约20%以上的速度发展[14]。高频电刀系统中，电极器械属于耗材产品，上述内容仅统计高频主机市场，不包含耗材。
图. 2017-2020年上半年中国医用高频电刀市场规模及增速[14]
目前高频电刀设备属于二、三级医院标准配置设备，并且根据《中国医疗设备》杂志社2017年-2019年度中国医疗设备行业数据及售后服务调研结果，医院高频电刀品牌的占有率如下表所示：目前国国产高频电刀占有率第一的使上海沪通，进口品牌占有率第一的是美敦力公司旗下柯惠高频电刀[15]。
5. 参考资料（上下滑动查看更多）：
【1】宋涛,田金,许锋.高频电刀发展及临床应用的综述[J].中国医疗设备,2016,31(08):75-77.
【2】KeamsSR，Connonlly EM，McNally S，et a1.Ran domized clinical trial of diathermy versus scalpel incision in elective midline laparotomy [J]．BrJSurg，2001，88(1)：41—44 ．
【3】Pearlman NW, Stiegmann GV, Vance V, et a1．Aprospective study of in cisional time,blood loss, pain, and healing with carbon dioxide laser, scalpel，and e1ectro surgery [J]．Arch Surg 1991，126(8):1018-1020．
【4】Harold KL, PollingerH, Matthews BD, et al．Comparison of ultrasonic energy, bipolar thermal energy and vascularc lips for hemostasis of small，medium，and large size arteries[J]. surg Endosc, 2003, 17(8)：1228—1230．
【5】Takada M，Ichihara T，Kttroda Y. Comparitive study of electrothermal bipolar vessel sealer and ultrasonic coagulating shears in laparoscopic colectomy [J]. Surg Endosc, 2005, 19(2) : 226—228．
【6】羌虹,徐建文,袁佩华,杨振兴,李婷.高频电刀的临床应用[J].中国医疗设备,2020,35(11):166-167+178.
【7】Holder, D S “Brief introduction to Bioimpedance” in: Electrical Impedance Tomography–Methods, History and Applications. IOP Publishing Ltd 2005.
【8】http://www.hutong.cn/download/4.html
【9】尤颢,杨谦.电外科手术设备的进展[J].中国医疗器械杂志,2012,36(04):285-287.
【10】张红远,张祖进,李辉,刘大鹏.浅谈高频电刀原理及其安全防护[J].医疗卫生装备,2009,30(01):105-106.
【11】Rey JF, Beilenhoff U, Neumann CS, Dumonceau JM; European Society of Gastrointestinal Endoscopy (ESGE). European Society of Gastrointestinal Endoscopy (ESGE) guideline: the use of electrosurgical units. Endoscopy. 2010 Sep;42(9):764-72.
【12】石峰,陆晓华.爱尔博VIO2系列高频电刀常见故障解析[J].中国医疗设备,2020,35(04):166-169.
【13】视频来源于ZERONE CO.,Ltd Electrosurgical unit Demonstration视频宣传资料
【14】中研网—《2021年医用高频电刀行业市场规模如何？医用高频电刀行业深度分析》
【15】《中国医疗设备》杂志
文章来源：和义广业创新平台
作者：杜福崇
审核：晓柏
