陳斯堯浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程科，浙江 杭州 310003

超聲外科吸引器的基本原理與維修

陳斯堯
浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程科，浙江 杭州 310003

本文介紹了超聲外科吸引器的基本原理，對(duì)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象進(jìn)行了分析，并提出具體的解決辦法。

超聲外科吸引器；超聲波；吸引系統(tǒng)；醫(yī)療設(shè)備維修

0 前言

超聲外科吸引器（Cavitron Ultrasonic Surgical Aspirator，CUSA）是利用超聲波產(chǎn)生瞬時(shí)沖擊加速度、微聲流及聲空化，將要切除的組織粉碎，再與沖洗液混合乳化后經(jīng)手柄吸除的裝置[1-3]。它具有振蕩切割、乳化與吸引 3 種功能?？煽氐奈寮?jí)組織選擇性能提供更好的可控性和精確度，使醫(yī)生在手術(shù)過程中減少或避免了對(duì)神經(jīng)、血管等的損傷。

1 工作原理

手柄與控制臺(tái)一起構(gòu)成超聲外科吸引系統(tǒng)。手柄上安裝的刀頭為空心的鈦金屬管，用于接觸病人組織。刀頭啟動(dòng)時(shí)以超聲頻率振動(dòng)，將細(xì)胞組織破碎，再經(jīng)沖洗液與切除組織碎屑混合乳化經(jīng)超聲探頭上的吸引裝置吸除。超聲對(duì)細(xì)胞的作用主要有熱效應(yīng)，空化效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。

1.1 熱效應(yīng)

當(dāng)振動(dòng)的刀頭接觸到病人組織時(shí)，刀頭以超聲頻率振動(dòng)，部分能量轉(zhuǎn)化為局部高熱（42～43℃），殺傷癌細(xì)胞。因?yàn)檎＝M織的臨界致死溫度為 45.7℃，而腫瘤組織比正常組織熱敏感性高，故在此溫度下腫瘤細(xì)胞的代謝發(fā)生障礙，DNA、RNA、蛋白質(zhì)合成受到影響[4]，從而殺傷癌細(xì)胞而正常組織不受影響。

1.2 空化效應(yīng)

在超聲照射下，聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，生物體內(nèi)形成空泡，液體中分子的平均距離隨著分子的振動(dòng)而變化，當(dāng)距離 超過保持液體狀 態(tài)的臨界分子間 距，即 形成空 化[5]。隨著空泡震動(dòng)和其猛烈的聚爆而產(chǎn)生機(jī)械剪切壓力和振蕩，使腫瘤出血、組織瓦解以致壞死。

1.3 機(jī)械效應(yīng)

超聲波在傳播過程中介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)交替地壓縮與伸張形成了壓力變化，引起細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷。

2 系統(tǒng)組成

CUSA 按照功能劃分由 4 部分組成 ：① 超聲部分，提供超聲振動(dòng)的頻率及能量，用于超聲破碎組織 ；② 沖洗功能部分，主要由沖洗泵完成，配合管路及無菌生理鹽水，作用是稀釋組織以及給刀頭降溫 ；③ 吸引功能部分，主要由負(fù)壓吸引泵構(gòu)成，作用是將組織牽拉到刀頭頂部并將破碎的組織及時(shí)清走 ；④ 獨(dú)立的冷卻手柄，保證手柄連續(xù)工作時(shí)不會(huì)升高溫度。

3 故障維修實(shí)例

3.1 故障一

3.1.1 故障現(xiàn)象

CUSA 開機(jī)正常，振幅自檢和灌注自檢通過，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)在無輸出的情況下循環(huán)冷卻水出現(xiàn)報(bào)警。

3.1.2 故障分析及排除

首先檢查冷卻水水瓶是否安裝到位，其次檢查冷卻水是否充足，最后檢查手柄外殼是否有裂紋。確定以上3項(xiàng)都無問題后，重新開機(jī)自檢，故障依舊。為了不影響手術(shù)，術(shù)中更換備用手柄，經(jīng)開機(jī)自檢后運(yùn)行正常，未報(bào)警，確定故障出自手柄內(nèi)冷卻水循環(huán)管路。術(shù)后向冷卻水瓶中注入由 100 mL 濃度為 75% 的酒精及 900 mL 蒸餾水組成的溶液，接上手柄后打開系統(tǒng)，運(yùn)行數(shù)次冷卻循環(huán)進(jìn)行回路清理。關(guān)閉系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)水瓶內(nèi)有白色絮狀物，倒掉酒精溶液，然后用蒸餾水將水瓶注滿，打開系統(tǒng)使水循環(huán)，排除管道中的酒精殘液后重新開機(jī)，無循環(huán)冷卻水報(bào)警。可以確定污物堵塞手柄冷卻水循環(huán)管路，清理后設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，故障排除。

3.2 故障二

3.2.1 故障現(xiàn)象

開機(jī)手柄報(bào)警，腳踏報(bào)警，冷卻水泵不動(dòng)。

3.2.2 故障分析及排除

檢查手柄、腳踏各個(gè)部位是否連接到位，并重新開機(jī)，報(bào)警依舊。拆機(jī)檢查時(shí)，機(jī)器有燒焦味，可能為內(nèi)部故障。檢測電源，發(fā)現(xiàn)給手柄、腳踏、冷卻水泵供電的 +24 V 電壓無輸出，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)三極管 Q2、Q4、Q6、Q8，電阻 R16～R21 燒毀。更換損壞器件后，設(shè)備使用正常，故障排除。維修中須注意電阻 R16、R18、R20 阻值很小，要求電阻精確度較高，否則會(huì)引起電流異常。

3.3 故障三

3.3.1 故障現(xiàn)象

開機(jī)自檢通過，工作時(shí)無負(fù)壓輸出。

3.3.2 故障分析及排除

CUSA 吸引系統(tǒng)主要由負(fù)壓泵、吸引瓶、負(fù)壓泵控制板、吸引壓力閥等組成。檢查外部連接無異常，接頭密封完好；檢查吸引壓力閥，工作正常；檢查防污染過濾器未受污染。初步判定是負(fù)壓泵或控制板故障。拆機(jī)進(jìn)行檢測，泵體外觀與控制板并無異樣，測試控制電壓有 +24 V 輸出，證實(shí)負(fù)壓泵故障可能性較大。于是拆下負(fù)壓泵，發(fā)現(xiàn)泵進(jìn)氣管口有污物流出，泵體有明顯銹跡并卡死。清理并除銹，泵頭可以旋轉(zhuǎn)，重新裝入4個(gè)膜片后開機(jī)，設(shè)備運(yùn)行正常，故障排除。值得注意的是當(dāng)負(fù)壓泵進(jìn)水或者長期不用時(shí)，膜片及缸體便有可能生銹，使用前應(yīng)先對(duì)其進(jìn)行清理，否則有可能燒壞泵體或負(fù)壓控制電路[6]。

4 總結(jié)

CUSA 超聲外科吸引器故障多發(fā)于術(shù)中。在維修的過程中，要及時(shí)準(zhǔn)確地判斷故障所在，并做出相應(yīng)處理，避免耽誤手術(shù)過程。這就要求工程師熟悉 CUSA 原理及常見故障的處理流程，并定期維護(hù)保養(yǎng)。另外，良好的使用環(huán)境是提高設(shè)備開機(jī)率的有力保障。

[1] 嚴(yán)碧歌,牛俊得．醫(yī)學(xué)超聲治療原理及其臨床應(yīng)用研究[J]．現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展,2007,7(8):1246-1248．

[2] 唐莉,程富英,曾?。瓹USA Excel型超聲外科吸引器在肝葉切除術(shù)中的應(yīng)用配合[J]．局解手術(shù)學(xué)雜志,2008,17(2):126-126．

[3] 鄭志遠(yuǎn),沈進(jìn),習(xí)湧平,等．CUSA Excel 超聲外科吸引器吸引系統(tǒng)故障維修及系統(tǒng)改進(jìn)[J]．昆明醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2010,31(5):142-143．

[4] 林國慶,曲哲．超聲手術(shù)刀工作原理及臨床應(yīng)用[J]．醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2008,29(8):108-109．

[5] 馬莉,石永萍．超聲吸引器在神經(jīng)外科的應(yīng)用[J]．中外健康文摘,2013,(30):255-255．

[6] 楊有蓮,宋靜慧．婦科吸引器專用吸頭的改進(jìn)[J]．中國醫(yī)療設(shè)備,2013,28(4):121-122．

Basic Principle and Troubleshooting of Cavitron Ultrasonic Surgical Aspirator

CHEN Si-yao
Department of Medical Engineering, The First Affiliated Hospital of College of Medicine, Zhejiang University, Hangzhou Zhejiang 310003, China

R616

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.08.052

1674-1633(2014)08-0147-02

2013-12-13

作者郵箱：cykey@163．com