超聲外科吸引器的基本原理與維修

陳斯堯浙江大學醫學院附屬第一醫院 醫學工程科，浙江 杭州 310003

超聲外科吸引器的基本原理與維修

陳斯堯
浙江大學醫學院附屬第一醫院 醫學工程科，浙江 杭州 310003

本文介紹了超聲外科吸引器的基本原理，對出現的故障現象進行了分析，并提出具體的解決辦法。

超聲外科吸引器；超聲波；吸引系統；醫療設備維修

0 前言

超聲外科吸引器（Cavitron Ultrasonic Surgical Aspirator，CUSA）是利用超聲波產生瞬時沖擊加速度、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。可控的五級組織選擇性能提供更好的可控性和精確度，使醫生在手術過程中減少或避免了對神經、血管等的損傷。

1 工作原理

手柄與控制臺一起構成超聲外科吸引系統。手柄上安裝的刀頭為空心的鈦金屬管，用于接觸病人組織。刀頭啟動時以超聲頻率振動，將細胞組織破碎，再經沖洗液與切除組織碎屑混合乳化經超聲探頭上的吸引裝置吸除。超聲對細胞的作用主要有熱效應，空化效應和機械效應。

1.1 熱效應

當振動的刀頭接觸到病人組織時，刀頭以超聲頻率振動，部分能量轉化為局部高熱（42～43℃），殺傷癌細胞。因為正常組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胞的代謝發生障礙，DNA、RNA、蛋白質合成受到影響[4]，從而殺傷癌細胞而正常組織不受影響。

1.2 空化效應

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

1.3 機械效應

超聲波在傳播過程中介質質點交替地壓縮與伸張形成了壓力變化，引起細胞結構損傷。

2 系統組成

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，主要由負壓吸引泵構成，作用是將組織牽拉到刀頭頂部并將破碎的組織及時清走 ；④ 獨立的冷卻手柄，保證手柄連續工作時不會升高溫度。

3 故障維修實例

3.1 故障一

3.1.1 故障現象

CUSA 開機正常，振幅自檢和灌注自檢通過，進入運行狀態在無輸出的情況下循環冷卻水出現報警。

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項都無問題后，重新開機自檢，故障依舊。為了不影響手術，術中更換備用手柄，經開機自檢后運行正常，未報警，確定故障出自手柄內冷卻水循環管路。術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，運行數次冷卻循環進行回路清理。關閉系統，發現水瓶內有白色絮狀物，倒掉酒精溶液，然后用蒸餾水將水瓶注滿，打開系統使水循環，排除管道中的酒精殘液后重新開機，無循環冷卻水報警。可以確定污物堵塞手柄冷卻水循環管路，清理后設備運轉正常，故障排除。

3.2 故障二

3.2.1 故障現象

開機手柄報警，腳踏報警，冷卻水泵不動。

3.2.2 故障分析及排除

檢查手柄、腳踏各個部位是否連接到位，并重新開機，報警依舊。拆機檢查時，機器有燒焦味，可能為內部故障。檢測電源，發現給手柄、腳踏、冷卻水泵供電的 +24 V 電壓無輸出，進一步檢查發現三極管 Q2、Q4、Q6、Q8，電阻 R16～R21 燒毀。更換損壞器件后，設備使用正常，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，否則會引起電流異常。

3.3 故障三

3.3.1 故障現象

開機自檢通過，工作時無負壓輸出。

3.3.2 故障分析及排除

CUSA 吸引系統主要由負壓泵、吸引瓶、負壓泵控制板、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。初步判定是負壓泵或控制板故障。拆機進行檢測，泵體外觀與控制板并無異樣，測試控制電壓有 +24 V 輸出，證實負壓泵故障可能性較大。于是拆下負壓泵，發現泵進氣管口有污物流出，泵體有明顯銹跡并卡死。清理并除銹，泵頭可以旋轉，重新裝入4個膜片后開機，設備運行正常，故障排除。值得注意的是當負壓泵進水或者長期不用時，膜片及缸體便有可能生銹，使用前應先對其進行清理，否則有可能燒壞泵體或負壓控制電路[6]。

4 總結

CUSA 超聲外科吸引器故障多發于術中。在維修的過程中，要及時準確地判斷故障所在，并做出相應處理，避免耽誤手術過程。這就要求工程師熟悉 CUSA 原理及常見故障的處理流程，并定期維護保養。另外，良好的使用環境是提高設備開機率的有力保障。

[1] 嚴碧歌,牛俊得．醫學超聲治療原理及其臨床應用研究[J]．現代生物醫學進展,2007,7(8):1246-1248．

[2] 唐莉,程富英,曾俊．CUSA Excel型超聲外科吸引器在肝葉切除術中的應用配合[J]．局解手術學雜志,2008,17(2):126-126．

[3] 鄭志遠,沈進,習湧平,等．CUSA Excel 超聲外科吸引器吸引系統故障維修及系統改進[J]．昆明醫學院學報,2010,31(5):142-143．

[4] 林國慶,曲哲．超聲手術刀工作原理及臨床應用[J]．醫療衛生裝備,2008,29(8):108-109．

[5] 馬莉,石永萍．超聲吸引器在神經外科的應用[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[J]．中國醫療設備,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