Факодинамика (Phacodynamics) — это общее название механических принципов, лежащих в основе факоэмульсификации и аспирации (ФЭА). Она включает в себя как гидродинамику, так и модуляцию ультразвуковой мощности.
Факоэмульсификация была изобретена Кельманом в 1967 году, а затем быстро распространилась благодаря прогрессу в оборудовании и технике. В настоящее время почти все операции по удалению катаракты выполняются этим методом, и точное понимание факодинамики хирургом является предпосылкой для безопасной и эффективной операции.
Основные параметры, составляющие факодинамику, включают:
Правильная настройка аппарата повышает безопасность и эффективность операции. С другой стороны, неправильная настройка может привести к таким осложнениям, как коллапс передней камеры, разрыв задней капсулы, повреждение эндотелия роговицы. Независимо от уровня мастерства, понимание основных принципов является основой безопасной операции для всех хирургов.
Перфузионная жидкость (BSS: сбалансированный солевой раствор) подается в переднюю камеру самотеком из перфузионного флакона. Перфузионное давление пропорционально высоте флакона и может быть оценено по следующей формуле.
Перфузионное давление (мм рт. ст.) ≈ Высота флакона (см) × 0,7 Пример: высота флакона 100 см дает около 70 мм рт. ст., 80 см — около 56 мм рт. ст., 70 см — около 49 мм рт. ст.
Размещение флакона выше глаза пациента создает градиент давления, и перфузионная жидкость поступает в переднюю камеру. Повышение высоты флакона увеличивает внутриглазное давление и углубляет переднюю камеру. Однако у пациентов с глаукомой или артериосклерозом следует соблюдать осторожность в отношении повышения внутриглазного давления.
В последние годы, помимо гравитационной системы, были разработаны системы принудительной перфузии, такие как VGFI (Vented Gas Forced Infusion) и система с мягким мешком под давлением, которые позволяют лучше контролировать колебания давления в передней камере.
Отток в основном создается аспирацией через насос. Увеличение скорости аспирации увеличивает отток и ускоряет движения в передней камере. Другой путь оттока — утечка через разрез и боковой порт.
Когда приток и отток равны, поддерживается баланс давления в передней камере и сохраняется стабильная передняя камера.
Последствия жидкостного дисбаланса:
Это верно. Повышение высоты бутылки увеличивает внутрикамерное давление до и после серджа, но амплитуда колебаний давления не меняется. Для подавления серджа эффективно снижение аспирационного давления или использование трубки с низкой податливостью, а не регулировка высоты бутылки.
Скорость аспирационного потока — это объем жидкости (мл/мин), перемещаемый через аспирационное отверстие наконечника за единицу времени. В перистальтической системе скорость вращения насоса можно устанавливать напрямую.
Аспирационное давление — это отрицательное давление (мм рт. ст.), которое определяет силу удержания (hold ability) фрагмента ядра на наконечнике при его окклюзии.
Перистальтический тип
Принцип: Ролик сжимает трубку, создавая отрицательное давление.
Преимущество: Аспирационное давление и скорость аспирационного потока можно устанавливать независимо.
Недостаток: Медленный подъем аспирационного давления. Конструкция ориентирована на безопасность, подходит для начинающих и среднего уровня.
Тип Вентури
Принцип: Воздушный поток создает отрицательное давление в кассете (закон Бернулли).
Преимущество: Быстрый подъем аспирационного давления, высокая способность к отслеживанию.
Недостаток: Тонкий контроль затруднен, скорость аспирации не может быть установлена независимо (примерно половина установленного аспирационного давления соответствует скорости потока). Подходит для продвинутых пользователей.
В последние годы недостатки обоих насосов были устранены, и существуют гибридные системы, позволяющие использовать оба режима в одном устройстве.
Сердж (surge) — это явление, при котором сразу после освобождения окклюзии наконечника фрагментом ядра накопленное отрицательное давление внезапно высвобождается, вызывая быстрый отток жидкости из передней камеры и временную нестабильность передней камеры.
В исследовании Georgescu et al. на энуклеированных человеческих глазах сообщалось, что расстояние колебания передней камеры во время серджа составляло от 0,04 до 2 мм.
При возникновении серджа задняя капсула или радужка притягиваются к наконечнику, что создает риск разрыва задней капсулы или повреждения радужки.
Меры по уменьшению серджа:
Частота ультразвука определяется как превышающая 20 кГц, и в аппаратах для ультразвуковой факоэмульсификации обычно используется около 40 кГц (примерно 28,5–40 кГц). Дробящая сила наконечника основана на следующих двух механизмах.
Эффект отбойного молотка
Механизм : Физическое столкновение наконечника с ядром хрусталика, механический удар.
Характеристики : С увеличением расстояния до объекта возрастают ускорение и мощность. Это основной механизм дробления при продольных колебаниях.
Эффект кавитации
Механизм : Резкое падение давления при отводе наконечника создает микропузырьки, которые при движении вперед высвобождают энергию при имплозии.
Характеристики : При имплозии возникают температура около 13 000 °F (7 200 °C) и ударная волна 75 000 psi. Это также может вызвать повреждение тканей.
Ультразвуковая мощность выражается амплитудой (длиной хода) наконечника, при этом максимальная амплитуда принимается за 100%. Увеличение мощности повышает фрагментирующий эффект, но также увеличивает риск тепловыделения и ожога разреза. Кроме того, большая амплитуда усиливает силу отталкивания ядра (чатеринг).
В дополнение к традиционным продольным колебаниям был разработан метод, использующий поперечные вращательные колебания (торсионные). Поскольку ядро обрабатывается обоими движениями (вперёд и назад), тепловыделение меньше, а эффективность фрагментации высока. Комбинируя традиционный и торсионный режимы и добавляя импульсные настройки, можно безопасно обрабатывать даже твёрдые ядра.
Характеристики различаются в зависимости от угла скоса (0–60 градусов) на конце наконечника.
| Угол скоса | Окклюзивность | Применение |
|---|---|---|
| Большой (45–60°) | Низкая (трудно закупоривается) | Скульптурирование (вырезание канавок) |
| Малый (0–15°) | Высокая (легко закупоривается) | Измельчение и удаление фрагментов ядра |
| Режим | Характеристики | Рекомендуемая ситуация |
|---|---|---|
| Непрерывный | Постоянная генерация | Мягкое ядро |
| Импульсный | Повторение вкл/выкл | Тепловое подавление / твердое ядро |
| Burst | Короткий импульс с последующей паузой | Техника чоппинга |
Импульсный режим с паузами между ультразвуковыми колебаниями уменьшает дребезжание и позволяет эффективно разрушать ядро с меньшим тепловыделением.
Вырезание борозды (открытая фрагментация):
Фрагментация после разделения ядра (закрытая фрагментация):
Управление ножной педалью:
При двухтехнической ультразвуковой аспирационной факоэмульсификации разделение перфузионного чоппера и фако-зонда без рукава позволяет проводить закрытую полостную нуклеацию через субмиллиметровый разрез. В сложных случаях, таких как подвывих хрусталика, перфузионный порт помогает стабилизировать капсульный мешок, что является преимуществом 1).
Новичкам рекомендуется устанавливать низкий поток аспирации, низкую мощность ультразвука, низкое давление аспирации и низкое давление перфузии. Это минимизирует перепады давления в передней камере и снижает риски разрыва задней капсулы, разрыва радужки и пролапса стекловидного тела. Переключение настроек в зависимости от ситуации — самый быстрый способ освоить безопасную хирургию.
В современных ультразвуковых аппаратах для хирургии катаракты внедряются системы управления с обратной связью на основе датчиков давления в передней камере. Ожидается, что, определяя давление в передней камере в реальном времени и автоматически регулируя скорость перфузии, можно минимизировать колебания давления и скачки, снижая риск разрыва задней капсулы.
В качестве альтернативы гравитационной перфузии были внедрены методы принудительной перфузии, такие как VGFI (газовое давление в бутылке для перфузии) или сжатие мягкого мешка пластиной. Они позволяют увеличить скорость перфузии быстрее, чем гравитационные системы, и способствуют созданию безопасной хирургической среды с меньшими колебаниями давления в передней камере.
