超聲乳化儀的原理
1 引言
近年來,超聲乳化技術(shù)已成為現(xiàn)代眼科白內(nèi)障治療的主要手段。簡單來說。超聲乳化治療技術(shù)就是將超聲針頭以每秒上萬次(超聲)頻率反復(fù)錘擊于混濁的晶體核上,使之松動、碎裂。并與眼內(nèi)平衡鹽溶液混合成乳糜狀,再由抽吸系統(tǒng)吸出眼
外,同時植入1枚人工晶體,使患者的視力得以恢復(fù)。這種方法安全、可靠,手術(shù)時間短、創(chuàng)傷小,視力恢復(fù)快、術(shù)后散光小,同時無須等待白內(nèi)障成熟即能手術(shù),.避免了漫長等待過程中的種種痛苦與不便。因此,超聲乳化技術(shù)已成為目前G際上公認的**先進、**為可靠的白內(nèi)障治療方法。
2現(xiàn)代超聲乳化儀的組成與原理
超聲乳化設(shè)備的shou要組成部件是超聲波發(fā)生器,超聲在傳播時,介質(zhì)分子受聲波能量的振動而發(fā)生縱波方向的彈性振動,將會產(chǎn)生一系列的機械效應(yīng)、空化效應(yīng)、碎裂效應(yīng)闥。當(dāng)然,現(xiàn)代超聲乳化儀不是僅由超聲發(fā)生器構(gòu)成.它是集聲、光、電、機械于一體的精密手術(shù)操作系統(tǒng)。超聲乳化儀設(shè)備的種類繁多,但基本結(jié)構(gòu)大致相同,通常由超聲系統(tǒng)、液流系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輔助裝置等幾大部分組成。
2.1 超聲系統(tǒng)
超聲系統(tǒng)主要由超聲波發(fā)生器、功率放大器、壓電換能器、超聲手柄等組成。眼科超聲乳化設(shè)備的工作頻率常在27~
64 kHz,因手柄的不同,常采用28.5、32、40、48 kHz等頻率,這相對于其他超聲治療類設(shè)備如超聲熱療(1—5 MHz)、超聲理療(0.5~5 MHz)等設(shè)備的頻率較低.主要考慮較低頻率聲波的衰減少、發(fā)熱也較少等因素;功率放大器的作用是將弱電信號進行放大.以激勵壓電換能器產(chǎn)生逆壓電效應(yīng)(電能到聲能的轉(zhuǎn)變),當(dāng)交變電場的頻率≥20 kHz時,壓電換能器就產(chǎn)生超聲波;換能器由壓電晶體(如鋯鈦酸鉛PZT)等構(gòu)成。此類材料經(jīng)過極化處理后,若在極化方向上施以電場,將產(chǎn)生逆壓電效應(yīng),由此產(chǎn)生的機械振動放大后**乳化針頭.可在乳化針頭端產(chǎn)生>100 000 psi(約689.5 MPa)的應(yīng)力,此應(yīng)力足以破碎晶核組織閉;超聲手柄是超聲能量輸出的關(guān)鍵部件.一般由振子、配重塊、換能器、針頭及外套組成[4],手柄集成了灌注、抽吸和乳化3種功能。乳化針頭是特殊形狀的聲幅射頭.為中空管狀,它的作用既能產(chǎn)生很大的超聲能量,同時又可以將破碎的組織吸除。外套硅膠管一方面要保持灌注通暢.另一方面還要給乳化針頭起冷卻的作用。
2.2液流系統(tǒng)
液流系統(tǒng)也叫注吸系統(tǒng),主要由泵、管道和手柄組成。隨著超聲乳化儀工作的開始,泵也隨之產(chǎn)生負壓吸引.通過管道和手柄的傳遞將乳糜狀晶核吸出。調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)流量的大小,以控制負壓輸出的大小。超聲乳化設(shè)備中使用的泵系統(tǒng)有:蠕動泵、文丘里泵及膜片泵3種,膜片泵現(xiàn)已淘汰。蠕動泵的優(yōu)點是負壓穩(wěn)定可靠,它的機理是:依靠滾筒的轉(zhuǎn)動使管道內(nèi)產(chǎn)生負壓,無論齒輪以什么速度轉(zhuǎn)動。通過管道內(nèi)的液體是恒定的,這就保證了流量的恒定。讓手術(shù)醫(yī)生有足夠的反應(yīng)時間,從而提高了前房的穩(wěn)定性。它的缺點是乳化頭一定要在有堵塞時才能夠產(chǎn)生負壓,因此吸引啟動相對緩慢一些。文丘里泵又稱文氏泵,它能夠提供強大的負壓吸力,但對于前房的穩(wěn)定性沒有蠕動泵高。文氏泵采用壓縮氣體代替蠕動泵的液體流動產(chǎn)生負壓,它的機理是:壓縮氣體經(jīng)過管道產(chǎn)生高速氣流,使容器內(nèi)的空氣被吸出而產(chǎn)生負壓。進而吸出晶體乳化物。它的優(yōu)點是啟動后很快產(chǎn)生高壓吸引。超乳玻切一體機通常采用文氏泵,因為它必須滿足后節(jié)玻切手術(shù)所需的強大的負壓。
2.3控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)采用多個獨立的微處理器。分別控制超聲系統(tǒng)、液流系統(tǒng)和界面系統(tǒng)。根據(jù)不同的手柄有多個乳化模式可選.如扭動模式、射流水乳化模式及傳統(tǒng)乳化模式等:可控制超聲能量的調(diào)制模式,如脈沖模式、爆破模式及冷超乳模式等;可控制抽吸速率O一60 m‰in和負壓10—650 mmHg(1 mmHg=133.322 Pa);在用戶界面系統(tǒng)的控制方面,可個性化設(shè)定手術(shù)步驟和參數(shù),形象化、圖形化的界面,動畫、語音提示和確認;另外,控制系統(tǒng)還具有進行無線遙控器手術(shù)的控制等功能。
2.4輔助裝置
電凝手柄和玻璃體切割手柄是超乳輔助裝置的主要部分。電凝(coag)手柄:將一個隔離開的雙極電流供應(yīng)給導(dǎo)體(如鑷子)來達到止血的目的。止血的電流強度**關(guān)重要,過低無止血效果,過高將造成組織灼傷。玻切手柄是一種可以往復(fù)式或擺動式玻璃體切除刀,可以提供抽吸和切除功能,該手柄的切除速度可調(diào),范圍為10~800次,min。切割時有負壓吸引。切割頻率、流量、負壓吸引均可預(yù)先設(shè)定。