연동 펌프형
파코다이내믹스
한눈에 보는 포인트
섹션 제목: “한눈에 보는 포인트”1. 파코다이내믹스란?
섹션 제목: “1. 파코다이내믹스란?”파코다이내믹스(Phacodynamics)는 초음파 수정체 유화 흡인술(PEA)의 기본이 되는 기계적 원리의 총칭이다. 플루이딕스(유체역학)와 초음파 파워 변조의 두 개념을 포함한다.
초음파 수정체 유화 흡인술은 1967년 Kelman에 의해 발명되었고, 이후 장비와 술기의 발전으로 급속히 보급되었다. 현재는 거의 모든 백내장 수술이 이 술식으로 이루어지며, 술자가 파코다이내믹스를 정확히 이해하는 것은 안전하고 효율적인 수술의 전제 조건이다.
파코다이내믹스를 구성하는 주요 매개변수에는 다음과 같은 것들이 있다.
- 플루이딕스(Fluidics): 관류·흡인의 유체 균형
- 흡인 유량(Aspiration Flow Rate: AFR): 단위 시간당 흡인량(mL/분)
- 흡인 압력(Vacuum): 폐쇄 시 핵 파지력을 규정하는 음압(mmHg)
- 초음파 파워: 팁 진폭에 의한 핵 파쇄 에너지
- 펌프 종류: 연동 펌프 또는 벤추리 펌프
Q
파코다이내믹스를 이해하는 것이 왜 중요한가?
A
장치의 적절한 설정은 수술의 안전성과 효율성을 향상시킵니다. 반면, 부적절한 설정은 전방 허탈, 후낭 파열, 각막 내피 손상 등의 합병증을 초래할 수 있습니다. 숙련도에 관계없이 모든 술자에게 기본 원리의 이해는 안전한 수술의 기초가 됩니다.
2. 유체역학
섹션 제목: “2. 유체역학”유입 (관류)
섹션 제목: “유입 (관류)”관류액(BSS: 평형염류액)은 관류병에서 중력에 의해 전방 내로 공급됩니다. 관류압은 병 높이에 비례하며, 다음 계산식으로 대략 계산할 수 있습니다.
관류압(mmHg) ≈ 병 높이(cm) × 0.7 예: 병 높이 100cm에서 약 70mmHg, 80cm에서 약 56mmHg, 70cm에서 약 49mmHg
병을 환자 눈보다 높은 위치에 설치하면 압력 구배가 발생하여 관류액이 전방 내로 흘러 들어갑니다. 병 높이를 올리면 안압이 상승하고 전방 깊이도 깊어집니다. 단, 녹내장 환자나 동맥경화 환자에서는 안압 상승에 주의가 필요합니다.
최근에는 중력식(gravity)에 더해 VGFI(Vented Gas Forced Infusion)나 소프트백 가압 방식 같은 강제 관류 시스템이 개발되어 전방 내압 변동을 더 적게 제어할 수 있습니다.
유출 (흡인)
섹션 제목: “유출 (흡인)”유출은 주로 펌프를 통한 흡인에 의해 발생합니다. 흡인 유량을 증가시키면 유출이 증가하고 전방 내 움직임이 빨라집니다. 또 다른 유출 경로로는 절개창 및 사이드포트를 통한 누출이 있습니다.
유체 균형의 중요성
섹션 제목: “유체 균형의 중요성”유입량과 유출량이 같을 때 전방 내 압력 균형이 유지되어 안정적인 전방이 유지됩니다.
유체 불균형의 영향:
- 압력 부족(유출 과다): 전방의 얕아짐 또는 허탈. 후낭 및 홍채가 팁 앞쪽으로 이동하여 후낭 파열 위험이 증가합니다.
- 과가압(유입 과다): 전방의 비정상적인 깊어짐, 섬모체 소대에 스트레스, 방수 미주입의 위험
Q
관류병 높이를 올려도 서지(surge)가 억제되지 않습니까?
A
맞습니다. 병 높이를 올리면 서지 전후의 전방 내압이 상승하지만 압력 변동의 폭은 변하지 않습니다. 서지 억제에는 병 높이 조정보다 흡입압 감소나 저순응성 튜브 사용 등이 효과적입니다.
3. 흡입 유량, 흡입압, 펌프
섹션 제목: “3. 흡입 유량, 흡입압, 펌프”흡입 유량 (AFR)
섹션 제목: “흡입 유량 (AFR)”흡입 유량은 단위 시간당 팁 끝 흡입구를 통해 이동하는 액체량(mL/분)입니다. 연동 펌프 방식에서는 펌프 회전 속도를 직접 설정할 수 있습니다.
- 유량 증가 효과: 핵의 추종성(follow ability)이 향상되어 팁으로 핵이 잘 끌려옵니다.
- 주의점: 유량이 너무 높으면 홍채나 후낭의 오흡인 위험이 증가합니다.
흡입압 (Vacuum)
섹션 제목: “흡입압 (Vacuum)”흡입압은 팁이 폐쇄되었을 때 핵 조각을 팁 끝에 유지하는 힘(hold ability)을 결정하는 음압(mmHg)입니다.
- 압력 상승 효과: 핵 파지력이 증가하여 폐쇄 파쇄에 적합합니다.
- 주의점: 높은 흡입압은 서지 발생 시 위험을 증가시킵니다.
펌프의 종류
섹션 제목: “펌프의 종류”벤추리형
최근에는 두 펌프의 단점이 개선되었으며, 한 대로 두 방식을 전환할 수 있는 하이브리드 시스템도 존재한다.
4. 서지 현상
섹션 제목: “4. 서지 현상”서지(surge)란 핵 조각에 의한 팁 폐쇄가 해제된 직후, 축적된 음압이 급격히 해소되어 전방에서 액체가 급속히 유출되어 전방이 일시적으로 불안정해지는 현상이다.
Georgescu 등의 적출 인안 연구에서 서지 시 전방의 변동 거리는 0.04~2mm였다고 보고되었다.
서지가 발생하면 후낭이나 홍채가 팁으로 끌려와 후낭 파손·홍채 손상의 위험이 있다.
서지 완화 대책:
- 흡입압 설정값 낮추기
- 저컴플라이언스(강성이 높은) 튜브 사용
- 후낭·홍채 근처에서 분쇄 조작을 하지 않음
- 마이크로펄스 초음파 사용
- 벤팅(venting) 및 가변 라이즈 타임 활용
5. 초음파 출력의 원리
섹션 제목: “5. 초음파 출력의 원리”팁의 물리적 기전
섹션 제목: “팁의 물리적 기전”초음파 주파수는 20kHz 이상으로 정의되며, 초음파 수정체 유화 흡인 장치에서는 일반적으로 약 40kHz(약 28.5~40kHz)가 사용됩니다. 팁의 파쇄력은 다음 두 가지 기전에 의합니다.
잭해머 효과
기전: 팁이 수정체 핵에 물리적으로 충돌하는 기계적 타격.
특성: 대상물과의 거리가 증가할수록 가속도가 상승하고 출력이 증가합니다. 종(longitudinal) 진동의 주요 파쇄 기전입니다.
캐비테이션 효과
기전: 팁 후퇴 시 급격한 압력 저하로 미세 기포가 발생하고, 전진 시 내파(implosion)로 에너지를 방출합니다.
특성: 내파 시 약 13,000°F(7,200℃)의 온도와 75,000psi의 충격파가 발생합니다. 조직 손상을 일으킬 가능성도 있습니다.
초음파 출력 설정
섹션 제목: “초음파 출력 설정”초음파 출력은 팁의 진폭(스트로크 길이)으로 표시되며, 최대 진폭을 100%로 설정합니다. 출력을 높이면 파쇄 효과가 증가하는 반면, 열 발생과 창상 화상 위험이 증가합니다. 또한 진폭이 커지면 핵을 밀어내는 힘(채터링)도 강해집니다.
토셔널 파코
섹션 제목: “토셔널 파코”기존의 종방향(longitudinal) 진동에 더해 횡방향 회전 진동(torsional)을 사용하는 방식이 개발되었습니다. 왕복 두 방향의 움직임으로 핵을 깎기 때문에 열 발생이 적고 핵 파쇄 효율이 높습니다. 트래디셔널과 토셔널을 조합하고 펄스 설정을 추가하면 단단한 핵도 안전하게 처리할 수 있습니다.
초음파 팁의 종류
섹션 제목: “초음파 팁의 종류”팁 끝의 베벨 각도(0~60도)에 따라 특성이 다릅니다.
| 베벨 각도 | 폐쇄성 | 용도 |
|---|---|---|
| 큼 (45~60°) | 낮음 (폐쇄되기 어려움) | 조각(홈 파기) |
| 작음 (0~15°) | 높음 (폐쇄되기 쉬움) | 초핑 및 핵 조각 제거 |
6. 파워 모드와 설정의 실제
섹션 제목: “6. 파워 모드와 설정의 실제”파워 변조 모드
섹션 제목: “파워 변조 모드”| 모드 | 특징 | 권장 상황 |
|---|---|---|
| 연속 | 지속 발진 | 연한 핵 |
| 펄스 | 온/오프 반복 | 열 억제 / 단단한 핵 |
| 버스트 | 짧은 펄스 발진 후 휴지 | 초핑 기법 |
펄스 모드는 초음파 발진 사이에 휴지기가 있어 채터링이 억제되고 열 발생을 줄이면서 효율적인 핵 파쇄가 가능합니다.
술식 및 상황별 설정 지침
섹션 제목: “술식 및 상황별 설정 지침”홈파기(개방 파쇄):
- 흡입압, 흡입 유량, 관류를 낮게 설정하고 초음파 출력을 높입니다.
- 팁 끝을 막지 않은 상태에서 핵을 조각합니다.
핵 분할 후 파쇄(폐쇄 파쇄):
- 흡입압, 흡입 유량, 관류를 높게 설정합니다.
- 초음파 출력 및 펄스 설정은 핵의 경도에 따라 맞춤 설정합니다.
풋 페달 조작:
- 위치 1: 관류 켜짐 (흡입 꺼짐, US 꺼짐)
- 위치 2: 관류 켜짐, 흡입 켜짐 (US 꺼짐)
- 위치 3: 관류 켜짐, 흡입 켜짐, US 켜짐
양손 초음파 유화 흡인술에서는 관류 초퍼와 슬리브가 없는 파코 프로브를 분리하여 서브밀리미터 절개로 폐쇄강 핵 유화가 가능합니다. 아탈구 수정체와 같은 어려운 증례에서 관류 포트가 낭의 안정화를 돕는 장점이 있습니다1).
Q
초보 술자는 어떤 파코다이내믹스 설정을 염두에 두어야 합니까?
A
초보자에게는 낮은 흡입 유량, 초음파 출력, 흡입압, 관류압 설정이 권장됩니다. 이렇게 하면 전방의 압력 차이를 최소화하고 후낭 파열, 홍채 열상, 유리체 탈출 등의 위험을 줄일 수 있습니다. 상황에 따라 설정을 전환하는 것이 안전한 수술 습득의 지름길입니다.
7. 최신 연구 및 향후 전망
섹션 제목: “7. 최신 연구 및 향후 전망”AI 및 센서를 통한 실시간 제어
섹션 제목: “AI 및 센서를 통한 실시간 제어”최근 초음파 백내장 수술 장치에서는 전방 내압 센서를 이용한 피드백 제어 시스템이 도입되고 있습니다. 전방 내압을 실시간으로 감지하여 관류량을 자동 조절함으로써 압력 변동과 서지를 최소화하고 후낭 파열 위험을 줄일 것으로 기대됩니다.
강제 관류 시스템 (VGFI, 소프트백 가압)
섹션 제목: “강제 관류 시스템 (VGFI, 소프트백 가압)”중력식(gravity)을 대체하는 강제 관류 방식으로 VGFI(관류 병 내 가스 가압) 또는 소프트백을 판으로 압출하는 방식이 실용화되었습니다. 이들은 중력식보다 신속하게 관류량을 증가시킬 수 있으며, 전방 내압 변동이 적은 안전한 수술 환경 구현에 기여하고 있습니다.
8. 참고문헌
섹션 제목: “8. 참고문헌”- Khokhar S, Rani D, Rathod A, Nathiya V, Kapoor A. Bimanual phacoemulsification for subluxated cataractous lens. Indian J Ophthalmol. 2024;72:126-7.
- Packard R. Understanding phacodynamics. J Cataract Refract Surg. 2010;36(5):876-7. PMID: 20457401.
- Adams W, Brinton J, Floyd M, Olson RJ. Phacodynamics: an aspiration flow vs vacuum comparison. Am J Ophthalmol. 2006;142(2):320-2. PMID: 16876517.