低温等离子和射频消融仪组织消融效果及温度效应研究

发布时间：2020-06-23 13:46

【摘要】：低温等离子消融术和射频消融术具有操作简单、安全可靠、恢复速度快等优点,近几年已经在国内外被广泛应用于耳鼻喉科、脊柱外科、妇科等各种外科领域疾病的治疗。目前国内医院使用的低温等离子消融设备和射频消融设备主要以进口为主,价格昂贵,为了降低成本,国内陆续开展了对这两种设备的研发工作。然而,目前这两种消融方式的生物学效应以及低温等离子消融机制还不是很清楚。因此,本文进行了低温等离子消融设备的电路设计,并开展对这两种消融方式在消融效果和温度效应方面较为系统的研究,既为临床医生制定治疗计划也为设备国产化研发提供重要理论依据和方法指导。具体研究内容如下:(1)低温等离子手术系统的研制:电路设计上主要是DC-DC调压电路、DC-AC逆变电路以及高频电流采样电路设计。实现了输出电压可调,过流保护以及输出电流的反馈控制。(2)低温等离子和射频消融效果:以猪肉、猪肝为实验材料,使用低温等离子消融设备和射频消融设备在不同电压下进行消融实验,通过观察消融灶形态以及测量有效消融区域面积的方式,分析了不同电压下对不同组织的低温等离子和射频消融效果。结果表明:低温等离子和射频消融的有效消融区域面积都随电压增大而增大;猪肉、猪肝的低温等离子消融灶形态差异比较大,射频消融灶形态比较相似;猪肉、猪肝的低温等离子和射频消融的有效消融区域面积都在电压升高过程中由无显著性差异(P0.05)变为有显著性差异(P0.05)。(3)低温等离子和射频消融过程的温度效应:以猪肉、猪肝、猪脂肪为实验材料,使用低温等离子消融设备和射频消融设备在不同电压下进行消融实验,通过利用动态热像分析系统实时监测消融过程中温度变化的方法,开展温度检测方法研究,建立温度效应定量分析方法,分析了不同电压下对不同组织低温等离子和射频消融过程的温度效应。结果表明:低温等离子和射频消融过程中的表面最高温度、表面最高温度最大值和热损伤区域面积都随电压增大而增大;不同组织的低温等离子消融过程中,猪脂肪的表面最高温度最大值和热损伤区域面积明显比猪肉和猪肝小(P0.05),但猪肉和猪肝的低温等离子消融温度效应以及对这三种组织射频消融的温度效应没有比较明显的规律。(4)低温等离子消融机制:以标准蛋白质溶液和组织细胞为实验材料,在不同电压及不同时间下进行等离子处理,通过SDS-PAGE电泳以及流式细胞仪结合PI荧光染色的方法对低温等离子消融的机制进行了初步探究。结果表明:等离子消融过程中,等离子对蛋白质分子链确实起到了一定的打断作用,同时会破坏组织细胞的细胞膜结构,导致细胞膜的通透性增加,组织细胞裂解、死亡,产生细胞碎片;电压越高、时间越久,有着打断成的小分子量片段越多的趋势,并且死亡组织细胞比例越高,细胞裂解越多。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318.6
【图文】：

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图 1.1 低温等离子消融原理示意图等离子消融术最初用于骨科的关节镜手术，现在已经广泛应用于扁桃体肥鼾症等耳鼻咽喉科以及腰椎、颈椎突出症等治疗[39]，在低温下它既能将病又不会伤害正常的周边组织，有效地保护了重要的组织结构，同时能封闭血管，具有手术效果好、创伤小、出血少、不住院等特点[40]。其低温和减，改变了传统电外科手术设备高温汽化的作用机制，提供了一个全新的既手术方式，与传统治疗方式相比不仅降低了手术治疗费用，还加快了术后恢人的痛苦，因此在外科领域有着非常广阔的应用前景[41]。频消融原理及临床应用是一种频率在 100kHz-27MHz 范围内的高频电磁波，射频消融的原理是：会与水分子产生非常强烈的亲和作用，而靶组织细胞中含有大量的水分子能量，水分子膨胀导致细胞内压力的增加[42-43]，使得细胞裂解、汽化，从[44-48]。因为其汽化过程中会产生低温蒸汽，有助于周边组织凝固，所以对较小。消融术发展历史悠久，技术也越来越完善和成熟，疗效很好，可以说是迄

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有非常广阔的应用前景。但是目前的等离子消融设备主要依赖于离子手术系统，这类手术设备引进成本高，手术费用昂贵，难以迫切需要我国研发拥有自主知识产权的低温等离子手术系统，来架设计所研发的低温等离子消融手术系统由系统输出电路及控制电路两统采用市电输入，经过多抽头变压器后输出两路交流电压。其流电路整流为约 310V 的直流电压，用作系统输出主电源；18V降压模块转化为多路直流电压，作为系统辅助电源给控制电路供出电路部分，考虑到系统输出高频高压的特性，故在系统主电源模块，以提高系统工作稳定性。主电源经过 DC-DC 调压电路-AC 逆变电路得到高频双极性交流信号用作系统电压输出。输出，输出频率由 DC-AC 逆变电路控制。制电路部分，以单片机控制器为核心，通过两个 PWM 发生电路统输出频率，同时通过控制面板、报警输出及脚踏输入等实现系

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