1、超声乳化术液流动力学超声乳化术液流动力学天津医科大学眼科中心天津医科大学眼科中心李筱荣李筱荣超声乳化仪的功能超声乳化仪的功能灌注灌注(irrigation)(irrigation)抽吸抽吸(aspiration)(aspiration)超声乳化超声乳化(Phacoemulsification)(Phacoemulsification)灌灌 注注保持前房深度保持前房深度;冷却乳化针头冷却乳化针头;带走前房内的热量带走前房内的热量;灌注的速度和量决定于两个因素灌注的速度和量决定于两个因素:灌注口的大小灌注口的大小 灌注瓶的高度灌注瓶的高度抽抽 吸吸抽吸系统（泵系统）的分类：抽吸系统（泵系统）的分类
2、：蠕动泵：蠕动泵：(peristaltic pump)(peristaltic pump)文丘里泵：文丘里泵：(Venturi pump)(Venturi pump)膜片泵膜片泵:(diaphragm pump):(diaphragm pump)蠕动泵的工作原理蠕动泵的工作原理工作原理：工作原理：是靠转轮连续挤压硅胶管形成液体流动是靠转轮连续挤压硅胶管形成液体流动从而产生负压，液体的流动则在抽吸管的头端形成一个从而产生负压，液体的流动则在抽吸管的头端形成一个压力差，使更多的液体向集液盒的方向流动。压力差，使更多的液体向集液盒的方向流动。超声乳化手柄超声乳化手柄 集液盒集液盒蠕动泵滚轮蠕动泵滚轮
3、抽吸管路抽吸管路堵塞时堵塞时液流液流=0 cc/min=0 cc/min堵塞时负压上升堵塞时负压上升；管道收缩变细；管道收缩变细；当达到最大负压时液流和滚珠转动停止。当达到最大负压时液流和滚珠转动停止。堵塞解除时堵塞解除时浪涌浪涌液流液流=X+Y cc/min堵塞解除时负压下降堵塞解除时负压下降管道恢复原状管道恢复原状液流液流 =X+Y=X+Y X=X=滚珠转动带走的液量滚珠转动带走的液量 Y=Y=管道恢复原状填充的液量管道恢复原状填充的液量负压负压时间时间堵塞后负压上升呈阶梯状堵塞后负压上升呈阶梯状蠕动泵的特点蠕动泵的特点负压的产生与管道堵塞或通畅的状负压的产生与管道堵塞或通畅的状 态有关；
4、态有关；负压由负压由0 0增加到预设值所需时间较增加到预设值所需时间较长；长；跟随能力相对较差；跟随能力相对较差；堵塞解除后易产生涌流。堵塞解除后易产生涌流。文丘里泵的工作原理文丘里泵的工作原理它是利用氮气或压缩空气通过针孔时快速流动在集液它是利用氮气或压缩空气通过针孔时快速流动在集液盒内产生负压或真空盒内产生负压或真空-文丘里效应；文丘里效应；气流与抽吸直接成比例气流与抽吸直接成比例,所以随着气体流速的增加所以随着气体流速的增加,抽抽吸力也相应的增加；吸力也相应的增加；气体的流动由自动阀门精确调控；气体的流动由自动阀门精确调控；阀门控制提供的气体量与电流的输入成正比阀门控制提供的气体量与电流
5、的输入成正比,输出输出(气气流量流量)与输入与输入(电流量电流量)之间存在线性关系。之间存在线性关系。负负压压文丘里泵工作原理文丘里泵工作原理 从集液盒过来的气体从集液盒过来的气体 集液盒集液盒 负压负压 气流气流抽吸管道抽吸管道超声乳化手柄超声乳化手柄负负压压时间时间负压上升呈直线式负压上升呈直线式负压呈线性增加；负压呈线性增加；达到预设负压的时间相对较短；达到预设负压的时间相对较短；无需堵塞吸引孔即会产生负压吸引；无需堵塞吸引孔即会产生负压吸引；没有液体流速的调节没有液体流速的调节-与蠕动泵的与蠕动泵的最大区别。最大区别。超声乳化功能超声乳化功能超声手柄超声手柄:内置换能器；内置换能器；乳
6、化针头：位于前端用钛合金制作乳化针头：位于前端用钛合金制作（titaniumtitanium）；）；注吸管道从手柄通过注吸管道从手柄通过,后接电源；后接电源；振动频率：振动频率：27000-5400027000-54000次次/秒秒,振幅振幅0.038mm0.038mm；针头的最大的加速度可达针头的最大的加速度可达246000G246000G，此正和负的加速度可使乳化针头在进入此正和负的加速度可使乳化针头在进入组织时，基本无明显的阻力，不会引起组织时，基本无明显的阻力，不会引起周围组织产生明显振动。周围组织产生明显振动。超声乳化术的流体动力学超声乳化术的流体动力学phacophaco手术要求所
7、有的手术步骤都要在眼内压手术要求所有的手术步骤都要在眼内压相对稳定的手术环境下施行，即要保持眼内一相对稳定的手术环境下施行，即要保持眼内一个动态的平衡。个动态的平衡。良好的动态平衡可以避免：良好的动态平衡可以避免：角膜内皮和虹膜的损伤；角膜内皮和虹膜的损伤；眼内组织的相互接触以及与手术器械的接触；眼内组织的相互接触以及与手术器械的接触；异常的涡流等因素对角膜内皮的损伤。异常的涡流等因素对角膜内皮的损伤。流体动力学系统组成流体动力学系统组成灌注瓶灌注瓶 灌注管道灌注管道眼球容量眼球容量抽吸管道抽吸管道吸引泵吸引泵平衡两要素平衡两要素即灌注量和排出量即灌注量和排出量排出量（排出量（flow rat
8、e）：从眼内排出的液体）：从眼内排出的液体,包括抽吸包括抽吸流量（流量（aspiration flow rate)和切口泄露流量和切口泄露流量(fluid leakage)。灌注量（灌注量（infusion rate)：通过调节灌注瓶的高度来：通过调节灌注瓶的高度来控制。控制。只有排出量只有排出量=灌注量灌注量,才能达到动态才能达到动态的平衡的平衡,以维持相对稳定的眼内压。以维持相对稳定的眼内压。基本因素和流体现象基本因素和流体现象流速流速Aspiration RateAspiration Rate：是指单位时间内抽吸：是指单位时间内抽吸的液体量，单位是的液体量，单位是 ml/minml/mi
9、n；负压负压VacuumVacuum：是吸引泵在泵系统内形成的：是吸引泵在泵系统内形成的压力差；压力差；堵塞堵塞OcclusionOcclusion：乳化针头或注吸头的抽吸：乳化针头或注吸头的抽吸孔，以及抽吸系统孔，以及抽吸系统(管道或其他部分）被物质堵管道或其他部分）被物质堵塞；塞；泄压泄压VentingVenting：是在抽吸孔堵塞状态下，使：是在抽吸孔堵塞状态下，使抽吸管道内的真空取消从而恢复到大气压的功抽吸管道内的真空取消从而恢复到大气压的功能能基本因素和流体现象基本因素和流体现象浪涌浪涌SurgeSurge：是在：是在phacophaco或或I/AI/A过程中抽吸孔堵过程中抽吸孔堵塞
10、而在抽吸管道内形成一定的真空水平，从而塞而在抽吸管道内形成一定的真空水平，从而形成一定的潜能，当堵塞解除时使前房内的液形成一定的潜能，当堵塞解除时使前房内的液体涌入抽吸管道内引起前房波动的一种现象；体涌入抽吸管道内引起前房波动的一种现象；回流回流RefluxReflux：是要在抽吸管道内形成一个正压：是要在抽吸管道内形成一个正压力，使液体的流动方向逆转并释放已经被吸引力，使液体的流动方向逆转并释放已经被吸引到抽吸管道内的物质到抽吸管道内的物质前房深度及稳定性因素前房深度及稳定性因素动力学平衡动力学平衡灌注压灌注压抽吸流阻抽吸流阻灌注液泄露灌注液泄露灌注流体阻力灌注流体阻力抽吸力（流量）抽吸力（
11、流量）只有这些影响因素匹配合适才可只有这些影响因素匹配合适才可能达到一个稳定的前房。能达到一个稳定的前房。问题问题一个完整的手术过程，前房稳定仅仅是前提条件，一个完整的手术过程，前房稳定仅仅是前提条件，还要保持一个良好的跟随力（还要保持一个良好的跟随力（followability),followability),这这就需要使超声能量、负压和流速达到一个动态平就需要使超声能量、负压和流速达到一个动态平衡。衡。超声能量、流速与负压的动态平衡超声能量、流速与负压的动态平衡跟随性跟随性(Followability):(Followability):物质吸引到物质吸引到乳化针头或注吸头端的速度；乳化针头
12、或注吸头端的速度；声波正压力：是一个向前的压力波，声波正压力：是一个向前的压力波，超声乳化时趋于推开需乳化的核块超声乳化时趋于推开需乳化的核块,此此压力越大压力越大,则需要越大的负压来克服它。则需要越大的负压来克服它。吸引流速吸引流速 高吸引流速高吸引流速低吸引流速低吸引流速 跟随性跟随性 跟随性跟随性 上升时间减短上升时间减短 上升时间增加上升时间增加 反应时间反应时间 控制性控制性 湍流湍流 湍流湍流 前房稳定性前房稳定性 前房稳定性前房稳定性负压 高负压高负压 低负压低负压 碎核碎核 蚀核蚀核 效率效率 控制性控制性 吸附力吸附力 握持力握持力 湍流湍流 前房稳定性前房稳定性 前房稳定性
13、前房稳定性 握持力握持力 吸附力吸附力 握持力握持力 吸附力吸附力超声能量超声能量高超声能量高超声能量 低超声能量低超声能量 冲程冲程 冲程冲程 空穴作用空穴作用 空穴作用空穴作用 切削力切削力 切削力切削力 对付硬核的能力对付硬核的能力 对付软核的能力对付软核的能力 正压增加正压增加 跟随性跟随性 流速流速 流速流速 产热产热 产热产热PhacoPhaco手术中前房不稳定的原因手术中前房不稳定的原因灌注不足：灌注不足：瓶高；瓶高；灌注瓶进气孔是否堵塞灌注瓶进气孔是否堵塞;灌注的维持状态灌注的维持状态;灌注管是否有气泡灌注管是否有气泡;接口是否牢固接口是否牢固;切口渗漏：切口渗漏：抽吸力的大小
14、：抽吸力的大小：前房过深：前房过深：灌注瓶过高灌注瓶过高 切口过于密闭，切口过于密闭，抽吸力又低抽吸力又低 高度近视眼的病例。高度近视眼的病例。后房的压力过大后房的压力过大Millennium超声乳化仪超声乳化仪采用文丘里泵系统；采用文丘里泵系统；微流针头（微流针头（microflow);microflow);双线性控制；双线性控制；高级液流系统高级液流系统AFSAFS。这些独到之处对更有利于维这些独到之处对更有利于维持液流体统的稳定性，从而持液流体统的稳定性，从而维持一个稳定的前房。维持一个稳定的前房。文丘里泵系统文丘里泵系统文丘里泵系统在端口产生一个恒定的负压场，文丘里泵系统在端口产生一个
15、恒定的负压场，不象蠕动泵建立负压依靠端口的堵塞。因此不象蠕动泵建立负压依靠端口的堵塞。因此蠕动泵系统在堵塞解除时产生浪涌的机会要蠕动泵系统在堵塞解除时产生浪涌的机会要比文丘里泵系统大的多，而文丘里泵系统前比文丘里泵系统大的多，而文丘里泵系统前房深度在乳化抽吸过程中是稳定的。房深度在乳化抽吸过程中是稳定的。浪涌现象浪涌现象是浪涌现象是PhacoPhaco手术前房不稳定的常手术前房不稳定的常见原因见原因,可以引起：可以引起：前房不稳定；前房不稳定；刺激虹膜使瞳孔缩小刺激虹膜使瞳孔缩小手术的操作难度增加；手术的操作难度增加；增加吸引到虹膜组织及使其损伤的危险性；增加吸引到虹膜组织及使其损伤的危险性；
16、术后的葡萄膜反应明显增加；术后的葡萄膜反应明显增加；前房变浅而引起角膜内皮的损伤；前房变浅而引起角膜内皮的损伤；囊膜前移可能导致后囊破裂和玻璃体脱出。囊膜前移可能导致后囊破裂和玻璃体脱出。Microflow微流针头Microflow内径：内径：0.5mm外径外径:1.07mm普通针头普通针头内径：内径：0.9mm外径外径:1.07mmMicroflow微流针头负压负压 x x 作用面积作用面积=握持力握持力 标准 120mmHg 120mmHg x x 0.657mm 0.657mm2 2=78.84=78.84MicroflowMicroflow 120mmHg 120mmHg x0 x0.
17、343mm.343mm2 2=41.16=41.16MicroflowMicroflow 230mmHg 230mmHg x0 x0.343mm.343mm2 2=78.89=78.89Microflow手柄取得了与标准手柄相同的握持力!Microflow微流针头微流针头的外侧面增加了导槽，从而增微流针头的外侧面增加了导槽，从而增大了灌注液的流动通路，同时由于内径大了灌注液的流动通路，同时由于内径比普通针头小，液体的流动阻力得以增比普通针头小，液体的流动阻力得以增加而减小抽吸的流量。由此可见在不减加而减小抽吸的流量。由此可见在不减少握持力的情况下提高了前房的稳定性。少握持力的情况下提高了前房的
18、稳定性。双线性控制双线性控制超乳能量超乳能量线性控制线性控制负压负压线性控制线性控制能量能量 负压负压垂直垂直 同时同时 水平水平可调可调 可调可调双线性控制双线性控制单线性控制系统，脚踏板由二档进入三档后单线性控制系统，脚踏板由二档进入三档后负压就按固定的时间上升到设定值，若灌注液负压就按固定的时间上升到设定值，若灌注液来不及补充就会引起前房的波动，尤其是蠕动来不及补充就会引起前房的波动，尤其是蠕动泵这种波动常发生在堵塞刚刚解除的瞬间。泵这种波动常发生在堵塞刚刚解除的瞬间。双线性控制时，抽吸力在线性上升过程中的双线性控制时，抽吸力在线性上升过程中的时间是由医生自主控制，这就为灌注液补充提时间
19、是由医生自主控制，这就为灌注液补充提供了可以控制的时间，保持前房的稳定性。供了可以控制的时间，保持前房的稳定性。高级液流系统高级液流系统高级液流系统高级液流系统（advanced flow systemadvanced flow system，AFS)AFS)是博士伦公司为喜爱蠕动泵射流性能的用户设计的模是博士伦公司为喜爱蠕动泵射流性能的用户设计的模块化蠕动泵装置，可插入到块化蠕动泵装置，可插入到MillenniumMillennium显微手术系统。显微手术系统。该系统的容积效率、快速的真空响应时间、动态气该系统的容积效率、快速的真空响应时间、动态气体或液体排放以及低顺应性真空传感器和管路等特
20、性体或液体排放以及低顺应性真空传感器和管路等特性综合在一起最大限度的防止浪涌现象。综合在一起最大限度的防止浪涌现象。高级液流系统高级液流系统低顺应性管路低顺应性管路灌注管路：内径增大使流入更通畅灌注管路：内径增大使流入更通畅抽吸管路：管壁更厚使顺应性更低抽吸管路：管壁更厚使顺应性更低享有专利的传感器享有专利的传感器在堵塞时形成完美响应的同时，传在堵塞时形成完美响应的同时，传感器膜片的位移最小。感器膜片的位移最小。高级液流系统高级液流系统取得专利的混合压力补取得专利的混合压力补偿阀增加了安全性偿阀增加了安全性同时具有空气阀和液体阀从，从而始同时具有空气阀和液体阀从，从而始终能瞬时精确调节真空度终能瞬时精确调节真空度高级液流系统高级液流系统AFSAFS密闭液流循环密闭液流循环系统防止液体接触系统防止液体接触设备，针对交叉感设备，针对交叉感染提供了额外保护。染提供了额外保护。高级液流系统高级液流系统AFSAFS降低液流系统顺应性，从而降低降低液流系统顺应性，从而降低堵塞消除后浪涌。堵塞消除后浪涌。手术演示手术演示手术演示手术演示
