超声乳化仪的原理

1 引言
近年来,超声乳化技术已成为现代眼科白内障治疗的主要手段。简单来说。超声乳化治疗技术就是将超声针头以每秒上万次(超声)频率反复锤击于混浊的晶体核上,使之松动、碎裂。并与眼内平衡盐溶液混合成乳糜状,再由抽吸系统吸出眼
外,同时植入1枚人工晶体,使患者的视力得以恢复。这种方法安全、可靠,手术时间短、创伤小,视力恢复快、术后散光小,同时无须等待白内障成熟即能手术,.避免了漫长等待过程中的种种痛苦与不便。因此,超声乳化技术已成为目前国际上公认的**先进、**为可靠的白内障治疗方法。
2现代超声乳化仪的组成与原理
超声乳化设备的首要组成部件是超声波发生器,超声在传播时,介质分子受声波能量的振动而发生纵波方向的弹性振动,将会产生一系列的机械效应、空化效应、碎裂效应闼。当然,现代超声乳化仪不是仅由超声发生器构成.它是集声、光、电、机械于一体的精密手术操作系统。超声乳化仪设备的种类繁多,但基本结构大致相同,通常由超声系统、液流系统、控制系统、辅助装置等几大部分组成。
2.1 超声系统
超声系统主要由超声波发生器、功率放大器、压电换能器、超声手柄等组成。眼科超声乳化设备的工作频率常在27~
64 kHz,因手柄的不同,常采用28.5、32、40、48 kHz等频率,这相对于其他超声治疗类设备如超声热疗(1—5 MHz)、超声理疗(0.5~5 MHz)等设备的频率较低.主要考虑较低频率声波的衰减少、发热也较少等因素;功率放大器的作用是将弱电信号进行放大.以激励压电换能器产生逆压电效应(电能到声能的转变),当交变电场的频率≥20 kHz时,压电换能器就产生超声波;换能器由压电晶体(如锆钛酸铅PZT)等构成。此类材料经过极化处理后,若在极化方向上施以电场,将产生逆压电效应,由此产生的机械振动放大后**乳化针头.可在乳化针头端产生>100 000 psi(约689.5 MPa)的应力,此应力足以破碎晶核组织闭;超声手柄是超声能量输出的关键部件.一般由振子、配重块、换能器、针头及外套组成[4],手柄集成了灌注、抽吸和乳化3种功能。乳化针头是特殊形状的声幅射头.为中空管状,它的作用既能产生很大的超声能量,同时又可以将破碎的组织吸除。外套硅胶管一方面要保持灌注通畅.另一方面还要给乳化针头起冷却的作用。
2.2液流系统
液流系统也叫注吸系统,主要由泵、管道和手柄组成。随着超声乳化仪工作的开始,泵也随之产生负压吸引.通过管道和手柄的传递将乳糜状晶核吸出。调节泵的转速可以调节流量的大小,以控制负压输出的大小。超声乳化设备中使用的泵系统有:蠕动泵、文丘里泵及膜片泵3种,膜片泵现已淘汰。蠕动泵的优点是负压稳定可靠,它的机理是:依靠滚筒的转动使管道内产生负压,无论齿轮以什么速度转动。通过管道内的液体是恒定的,这就保证了流量的恒定。让手术医生有足够的反应时间,从而提高了前房的稳定性。它的缺点是乳化头一定要在有堵塞时才能够产生负压,因此吸引启动相对缓慢一些。文丘里泵又称文氏泵,它能够提供强大的负压吸力,但对于前房的稳定性没有蠕动泵高。文氏泵采用压缩气体代替蠕动泵的液体流动产生负压,它的机理是:压缩气体经过管道产生高速气流,使容器内的空气被吸出而产生负压。进而吸出晶体乳化物。它的优点是启动后很快产生高压吸引。超乳玻切一体机通常采用文氏泵,因为它必须满足后节玻切手术所需的强大的负压。
2.3控制系统
控制系统采用多个独立的微处理器。分别控制超声系统、液流系统和界面系统。根据不同的手柄有多个乳化模式可选.如扭动模式、射流水乳化模式及传统乳化模式等:可控制超声能量的调制模式,如脉冲模式、爆破模式及冷超乳模式等;可控制抽吸速率O一60 m‰in和负压10—650 mmHg(1 mmHg=133.322 Pa);在用户界面系统的控制方面,可个性化设定手术步骤和参数,形象化、图形化的界面,动画、语音提示和确认;另外,控制系统还具有进行无线遥控器手术的控制等功能。
2.4辅助装置
电凝手柄和玻璃体切割手柄是超乳辅助装置的主要部分。电凝(coag)手柄:将一个隔离开的双极电流供应给导体(如镊子)来达到止血的目的。止血的电流强度**关重要,过低无止血效果,过高将造成组织灼伤。玻切手柄是一种可以往复式或摆动式玻璃体切除刀,可以提供抽吸和切除功能,该手柄的切除速度可调,范围为10~800次,min。切割时有负压吸引。切割频率、流量、负压吸引均可预先设定。

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