腰穿针尖上的“附壁效应”
腰穿针尖上的“附壁效应”
腰穿针在临床麻醉中有着广泛的应用，而其背后的物理原理却鲜为人知。本文通过一系列精心设计的实验，揭示了腰穿针的"附壁效应"，并探讨了这一效应在实际操作中的具体应用，为临床医生提供了宝贵的参考。
“附壁效应”是众多物理效应的一种，这个效应是说流体（如液体）离开本来的流动方向沿着凸出的弧面“贴壁”流动的倾向。目前，临床麻醉用的腰硬联合穿刺包里的腰穿细针（25G）都是铅笔尖式的，这种腰穿针正好具备了附壁效应产生的条件（如图）。
我们做一个简单的试验即能看出这种铅笔尖细针的附壁效应。用注射器抽取适量液体（如清水，盐水等），衔接铅笔尖细针，针尖垂直朝上。以适当距离平视观察针尖侧孔水流喷出情形。
左手持稳注射器，右手开始渐渐加力推注，这时便可看到水流方向形态的顺序变化，请见下图：
图a是放大的“铅笔尖”，我们从中能够看清铅笔尖局部结构，可以看到这种针尖结构与“斜面尖”有着显著区别。铅笔尖的圆锥侧面（曲度较小）恰是从针孔出来的液流产生附壁效应的有利条件。（图中标尺格单位为毫米）
图b是刚开始很慢推注射器时，液流向上动量不够，液流呈现滴状，在重力的作用下沿针滑落。
图c是速度适当增大后，液流开始获得足够动量沿“圆锥”侧面向上“附壁”流向针尖处，并翻折到对侧，以抛物线的形态洒落。
图d是进一步加速时，液流将会在对侧以近45度角被抛得更远。
图e是再提速的话，液柱“附壁”基本脱离重力影响，以圆锥侧面“斜坡”方向射向对侧。
图f继续提速，附壁效应开始受到细针侧孔对液流“变向力”的影响，液流“附壁力”与“变向力”取得一种不稳定的平衡状态，液柱与针梗近似平行的方向射出。
图g是速度提升到“变向力”超出了“附壁力”，液柱终于“夺回了”它本该喷出的方向，并摆脱了附壁效应，改向到侧孔同侧。
图h是速度继续提升，液柱与针梗趋向一个稳定的夹角。
最后，这个稳定的夹角是多少度呢？几近45度。
（这个角度是对图a那个式样的“铅笔尖”所做的具体试验测得的，如果厂家改动了“铅笔尖”结构参数的话，那就要重测了。）
图c和图f是两个不稳定的附壁效应形态，可能是分别受重力和“变向力”影响并与之处于“僵持状态”造成的。
比较一下斜面尖细针。由于针尖出液口处不存在类似圆锥样弧形凸面，因而不具备附壁效应的产生条件，故液流从斜面针口喷出时不改变方向，而是笔直向前喷出（0度角）。
可能有读者会问，由于附壁效应的原因，铅笔尖细针腰麻注药时，在某个较慢的速度范围内，药液岂不是会向侧口朝向的反方向喷出？ 为了澄清这个问题，我们必须继续试验：
准备两个一次性透明塑料杯，盛适量清水。分别向杯身刺入“斜面尖”细针和“铅笔尖”细针，从杯口上方可以见到细针从杯壁伸入清水中，斜面或侧口朝右。从慢到快推注稀释的美兰液。这时，可以看到，两针喷出的美兰液柱分别与针梗呈“0度角”和“45度角”，附壁效应至始至终没再出现！多次试验观察后仍然如此（见图）。
也许更严谨的读者会说，应该把细针放在脑脊液里试验才更真实。是的，我们已经用少量样本脑脊液做了几次类似试验，结果是一样的。
这说明，当用斜面尖细针腰穿成功后，旋针改变斜面朝向是没有什么意义的，只因为有个“0度角”；而铅笔尖细针注药时旋针改变侧口朝向才有意义。对于铅笔尖细针，因为有个“45度角”，在腰穿成功后，可以根据细针与蛛网膜纵轴所成的夹角关系，通过旋针来调整药液喷射的方向，继而配合注药速度来改变药液在脑脊液的扩散倾向。此种情况下，附壁效应因不会发生，就不予考虑了。
好，我们把整个试验总结一下。铅笔尖细针的附壁效应是在细针裸露在类似“空”的“非液体”环境中才能很好地起作用。举一个特殊例子，当用铅笔尖细针连注射器做类似“药液喷洒”操作的时候，就必须考虑附壁效应 了，因为在不经意的推注速度变化中，药液喷射方向会不受控地摆动变换。然而，把细针放在与喷出液“相溶”的液体环境中时，附壁效应便不会发生，但这时我们对两种针尖可测得喷出液柱与针梗的实际夹角，这个夹角大小基本不受液流喷出速度的影响，分别是“0度角”和“45度角”，而不会是90度角！
至于文中试验展示的铅笔尖细针的“附壁效应”，还能在哪些特定情况下成为理论指导并得到应用，那就有待进一步去发掘了。