中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2021

专注于为医疗器械研发与生产服务

2021年9月1-3日 | 上海世博展览馆2&4号馆

每天都用的手术刀,你知道是怎么来的吗?

2021-02-10

手术刀的历史
外科学的进步离不开手术刀具的发展与改进,从医学诞生之初原始朴素的切开工具到今天电刀、超声刀等新式刀具在手术室的广泛普及,外科手术刀具历经了天翻地覆的变化,已经成为外科医生提高外科手术质量的得力助手。

手术刀具的历史由来已久,最早可上溯到人类的蒙昧时期,那时的人们为了实际生存与古老信仰的需求,曾用手指甲进行小儿包皮切除,用树枝等尖锐物体进行体表刺身,甚至用大型海洋生物的牙齿进行人体放血等操作,这些工具都被认为是最早的「手术刀」[1]。

进入石器时代后,人类的智力开始迅速发展,石器开始被广泛地应用于生活的各个方面,这一时期开始出现了由燧石、黑曜石等材料制作的刀具,此时的刀具边缘锋利,贮存简易,不易损坏,与蒙昧时期的简单切割器具相比较,已有了实质性的变化 [2]

新石器时代的古埃及人为了驱逐大脑中的「恶魔」,治疗癫痫、抑郁、疼痛等病症,曾用这种石器打造的手术刀进行粗糙的头颅钻孔手术,可见当时石制刀具的锋利以及在使用上的成熟 [3]。

但这一时期,手术刀使用的意义仅仅在于其锐利的程度,关注的焦点亦是其能否轻易地切开物体,与一般意义上的切割的刀具没有太大的差别。

公元前 3500 年左右,铜制刀具的出现替代了石制刀具,到公元前 1400 年左右,人类已经掌握了青铜和铁制造刀具的技术,这标志着刀具制作工艺由古代向现代过渡,同时进行外科治疗的刀具也进入到新的发展时期。

公元前 400 年,医学之父希波克拉底率先给由金属材料制作的手术刀具命名为「macairion」,意即斯巴达之剑 [5],意即剑锋所指之处,即可驱逐疾病,恢复健康。

随后古罗马帝国消亡,西方文明一度陷入黑暗时代,社会科学与自然科学的停滞不前同样导致了医学发展的举步维艰。这一时期,伊斯兰世界在外科学的发展上起到了推动作用,阿拉伯帝国的著名医生 Albucasis 发明了一种刀片可伸缩式的手术刀,开创了手术刀具便携、轻巧的新时代 [6-7]。

到了文艺复兴时期,各项科学的迅猛发展也促进了外科手术刀具的不断改良。这一时期,外科器械的种类繁杂多样,外科手术刀具也不断向着专业化、精细化进展,刀具的款式丰富,包括伸缩式及折叠式,根据手术部位及人体组织成分的不同,出现了具有针对性操作的手术刀类型。

包括柳叶型刀、双刃型刀等专门化工具,大大的改进了手术刀具的精细功能,使手术刀的功用更加人性化,操作更加准确,增加了外科手术的安全性和缩短了手术时间 [8]。

手术刀为什么是现在的样子?
手术刀的反复使用会使得刀片不可避免的钝化,因此,在早期的外科手术室内,常常会有专门负责打磨刀具的工人,磨刀的工序既浪费时间,又增加了感染的风险,因此,替换式手术刀片应运而生。

1901 年,美国安全型剃须刀公司首先发明了刀架和一次性刀片组合的剃须刀,这一发明启发了医学界改良手术刀的灵感,1914 年,在原有可分离刀具的基础上,年轻的工程师 Morgan Parker 发明了改进后的刀柄与刀片分离的手术刀,即现在手术刀的雏形。

新的组合式手术刀不再需要额外的拆卸工具,操作方便,简单易学,大大促进了现代外科学的发展 [8],这一创举也被认为是最早的医工融合的典范。

之后数年,专门的医疗器械生产商 Bara-Parker 公司在组合式手术刀的基础上,做了进一步的改良,他们发明了低温灭菌技术从而解决了高温灭菌导致的刀片钝化问题,刀柄上的挡边替代了螺栓和钻孔的组合设计,使得操作更加方便,使用更加便捷,节约了额外操作时间,使得外科手术更加安全、快捷 [9]。


手术刀未来的发展
随着现代科学技术的发展,外科手术刀具也在不断改进。新型不锈钢硬质合金材质的手术刀代替了传统的碳素钢,使得刀具在人体各种不同酸碱度的体液及不同构成的组织更加耐腐蚀以及耐磨损,可以反复使用,最新的技术发展是在刀片材质里加入二氧化钴及聚合物涂层等,使得刀片更加锐利 [10]。

微创外科与电刀及超声手术刀等新型手术刀的结合使得现代外科手术方式进一步发展,电刀及超声刀等新型刀具完成了外科手术切割和凝血的统一,大大节约了手术时间,提高了手术安全性。

特别是超声刀的使用,不需电流通过人体组织,使用起来更加安全,且手术过程不产生烟雾,保证了手术视野的清晰,而且还可以一器多用,实现一把器械同时实现切割、凝闭、抓持、分离等功能,减少了无关操作,节约了手术时间,同时超声刀无焦痂,创伤小的优势也是外科医生青睐的原因之一 [11-12]。

此外,像激光刀、射频刀等高新设备也不断涌现出来,由于它们的操作精准、创伤小、恢复快等优点在神经外科、眼科等在领域也得到了良好的应用 [13]。

电刀及超声刀已在外科领域广泛使用
工欲善其事,必先利其器。外科学的发展离不开外科工具的进步,外科工具的进步又离不开医学与自然科学的紧密结合。千百年来,随着人类文明的不断发展,医学与自然科学之间互相联系又相互促进,共同助力人类健康之完美 [14]。

目前,形形色色的手术刀具已经是外科医生实行外科手术最为得力的助手,但在使用过程中仍会有许多问题亟需解决,例如金属刀具在使用过程中导致的出血问题;

电刀使用过程由于侧向热力较大造成的热源性损伤问题,临床观察也发现,电刀切割较普通钢刀更容易导致脂肪液化与切口感染,且电刀切割组织所产生的烟雾会对手术室污染以及医护人员的身体健康产生不良影响;

超声刀不能应用于大束组织的分割以及新型能量刀具使用价格昂贵等问题都有待进一步解决。

此外,电外科的工具在操作中不能摆脱各种连线的束缚,增加了外科医生的额外操作,给外科手术也带了诸多不便。刀具在普通人手中仅是切割之工具,在外科医生的手中则是驱魔之利刃,到底什么样的手术刀具才是外科医生所追求的呢?

笔者认为无非是以下几点:

⑴. 安全,无论是材质、构型、锐度都应该在切割组织的同时对患者起到最小的伤害;

⑵. 实用,在外科手术进行的过程中,手术刀具能够在设计上符合人体的生理结构和手术医生的操作习惯;

⑶. 耐用,手术过程中无需反复更换刀片,可大大节约手术时间,增加手术的安全性;

⑷经济,在制造价格上能够尽可能的节约,避免因病致贫、因病返贫,以达到最好的经济效果。这一切的发展与改进仍需要医务人员与科研人员不断地摸索与融合,以求精益求精,共同造福于人类。

文章及图片来源:普外时间 by 栾晓圣 张志强