超声动力学

一目了然的要点

1. 什么是超声乳化动力学？

超声乳化动力学（Phacodynamics）是超声乳化白内障吸除术（PEA）基础机械原理的总称，涵盖流体力学和超声功率调制两个概念。

超声乳化白内障吸除术由Kelman于1967年发明，随后因设备和技术的进步而迅速普及。如今几乎所有白内障手术均采用此术式，术者准确理解超声乳化动力学是安全高效手术的前提条件。

构成超声乳化动力学的主要参数包括以下内容：

流体力学：灌注和吸引的流体平衡
吸引流量（AFR）：单位时间内的吸引量（mL/分钟）
吸引压力（真空度）：阻塞时决定核把持力的负压（mmHg）
超声功率：通过针头振幅实现的核碎核能量
泵类型：蠕动泵或文丘里泵

Q 为什么理解超声乳化动力学很重要？

设备的适当设置可提高手术的安全性和效率。相反，不适当的设置可能导致前房塌陷、后囊破裂、角膜内皮损伤等并发症。无论熟练程度如何，理解基本原理是所有术者安全手术的基础。

2. 流体力学

流入（灌注）

灌注液（BSS：平衡盐溶液）通过重力从灌注瓶供应到前房。灌注压力与瓶高成正比，可通过以下公式估算。

灌注压（mmHg）≈ 瓶高（cm）× 0.7 示例：瓶高100cm时约70mmHg，80cm时约56mmHg，70cm时约49mmHg

将瓶子放置在比患者眼睛更高的位置会产生压力梯度，使灌注液流入前房。升高瓶高会增加眼内压并加深前房。但对于青光眼或动脉硬化患者，需注意眼压升高。

近年来，除了重力式系统外，还开发了强制灌注系统，如VGFI（排气式气体强制灌注）和软袋加压方式，可以更稳定地控制前房压力波动。

流出（吸引）

流出主要通过泵的吸引产生。增加吸引流量会增加流出，加快前房内的运动。另一个流出途径是通过切口和侧孔的渗漏。

流体平衡的重要性

当流入量和流出量相等时，前房内的压力平衡得以维持，从而保持前房稳定。

流体不平衡的影响：

压力不足（流出过多）：前房变浅或塌陷。后囊和虹膜向刀头前方移动，增加后囊破裂的风险。
过度加压（流入过多）：前房异常加深，悬韧带受力，房水迷入的风险。

Q 提高灌注瓶高度不能抑制浪涌吗？

是的。提高瓶高会增加浪涌前后的眼内压，但压力波动的幅度不变。抑制浪涌不是通过调整瓶高，而是通过降低吸引压或使用低顺应性管道等。

3. 吸引流量、吸引压和泵

吸引流量（AFR）

吸引流量是指单位时间内通过针头尖端吸引口移动的液体量（mL/分钟）。在蠕动泵中，可以直接设定泵的旋转速度。

流量增加的效果：提高核的跟随性，使核更容易被吸引到针头。
注意事项：流量过高会增加虹膜或后囊误吸的风险。

吸引压（真空）

吸引压是当针头堵塞时，将核碎片保持在针头尖端的负压（mmHg），决定了保持力。

压力升高的效果：增加核的抓持力，适合堵塞破碎。
注意事项：高吸引压会增加浪涌发生时的风险。

泵的类型

蠕动泵型

原理：滚轮挤压管道产生负压。

优点：吸引压和吸引流量可以独立设定。

缺点：吸引压上升缓慢。设计注重安全性，适合初中级用户。

文丘里型

原理：气流在卡盒内产生负压（伯努利定律）。

优点：吸引压上升快，跟随性好。

缺点：难以精细控制，吸引流量无法独立设置（设定吸引压的大约一半成为流量）。适合高级用户。

近年来，两种泵的缺点都得到了改善，也出现了可在单台设备中切换两种方式的混合系统。

4. 浪涌现象

浪涌（surge）是指核碎片堵塞针头解除后，积聚的负压突然释放，导致液体从前房快速流出，前房暂时不稳定的现象。

Georgescu等人使用离体人眼的研究报告称，浪涌时前房的波动距离为0.04～2毫米。

发生浪涌时，后囊或虹膜会被吸引到针头，导致后囊破裂或虹膜损伤的风险。

减轻浪涌的措施：

降低吸引压设定值
使用低顺应性（高刚性）的管路
避免在后囊或虹膜附近进行碎核操作
使用微脉冲超声
利用排气（venting）和可变上升时间

5. 超声波功率的原理

针头的物理机制

超声波频率定义为20kHz以上，超声乳化仪通常使用约40kHz（约28.5～40kHz）。针头的破碎力基于以下两种机制。

冲击锤效应

机制：针头与晶状体核物理碰撞的机械打击。

特性：随着与目标距离的增加，加速度上升，功率增大。这是纵向振动的主要破碎机制。

空化效应

机制：针头后退时压力急剧下降产生微气泡，前进时内爆释放能量。

特性：内爆时产生约13,000°F（7,200℃）的温度和75,000psi的冲击波。也可能引起组织损伤。

超声波功率的设置

超声功率表示为针头的振幅（冲程长度），最大振幅设为100%。增加功率会提高碎核效果，但同时也会增加热量产生和伤口烧伤的风险。振幅增大也会增强对核的排斥力（颤动）。

扭动超声乳化

除了传统的纵向振动外，还开发了使用横向扭转振动的方法。由于通过往复运动削磨晶状体核，产热少，碎核效率高。通过结合传统和扭动模式，并加入脉冲设置，即使是硬核也能安全处理。

超声针头的类型

针头尖端的斜面角度（0–60度）不同，特性也不同。

斜面角度	闭塞性	用途
大（45–60°）	低（不易闭塞）	雕刻（挖沟）
小（0–15°）	高（易闭塞）	劈核和碎片清除

6. 功率模式与设置的实际应用

功率调制模式

模式	特点	推荐场景
连续	持续振荡	软核
脉冲	反复开关	热抑制/硬核
爆发	短脉冲振荡后暂停	劈核技术

脉冲模式在超声波振荡之间有间歇，因此可以抑制颤动，在减少热量产生的同时实现高效的核碎裂。

按术式和场景的设置指南

开槽（开放式碎裂）：

将吸引压、吸引流量和灌注调低，提高超声功率。
在不堵塞针尖的情况下雕刻晶状体核。

核分割后碎裂（闭塞式碎裂）：

将吸引压、吸引流量和灌注调高。
根据核的硬度定制超声功率和脉冲设置。

脚踏板操作：

位置1：灌注开（吸引关，超声关）
位置2：灌注开，吸引开（超声关）
位置3：灌注开，吸引开，超声开

在双手超声乳化术中，将灌注劈核器与无套管的超声乳化探头分离，可以在亚毫米切口下实现密闭腔核乳化。在半脱位晶状体等困难病例中，灌注口有助于稳定囊袋¹⁾。

Q 初学者术者应该注意什么样的超声乳化动力学设置？

对于初学者，建议采用低吸引流量、低超声功率、低吸引压和低灌注压的设置。这样可以最小化前房压力差，降低后囊破裂、虹膜撕裂和玻璃体脱出等风险。根据场景切换设置是安全掌握手术的捷径。

7. 最新研究与未来展望

基于AI和传感器的实时控制

近年来的超声白内障手术设备中，正在引入基于前房压力传感器的反馈控制系统。通过实时感知前房压力并自动调节灌注流量，有望最大限度地减少压力波动和浪涌，降低后囊破裂的风险。

强制灌注系统（VGFI、软袋加压）

作为重力式灌注的替代方案，强制灌注方式如VGFI（灌注瓶内气体加压）和用板挤压软袋的方式已投入实际应用。这些方式比重力式能更快地增加灌注流量，有助于实现前房压力波动更小的安全手术环境。

8. 参考文献

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.