超声乳化仪的原理

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最先进、最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至乳化针头．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。止血的电流强度至关重要，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。