电刀工作参数对组织损伤和组织粘附影响的有限元分析

发布时间：2017-05-16 23:11

  本文关键词：电刀工作参数对组织损伤和组织粘附影响的有限元分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着医疗技术水平不断进步,以及对手术安全和术后康复要求的不断提高,高频电刀近些年来已经逐步取代了手术刀、止血钳等传统医疗器械,成为大中型医院手术过程中必不可少的一种医疗设备。高频电刀通过有效电极尖端产生的高频(通常200kHz至3MHz)高压电流与组织接触时产生的热量对组织进行加热,实现对肌体组织的分离和凝固,从而达到切割和止血的目的。高频电刀的工作原理导致电刀在操作过程中必然产生电极表面组织粘附和组织损伤。因此,很有必要深入研究高频电刀工作过程中电极表面产生组织粘附的临界温度和电刀工作参数对组织损伤的影响,从而为高频电刀的优化设计和临床操作提供理论指导。本论文采用有限元分析和试验研究相结合的方法,考察高频电刀工作参数对组织损伤和组织粘附的影响。主要结论如下：(1)在电切模式下,当电刀功率增加到12W时,电极表面粘附物由凝固变性组织转变为黄色焦痂,临界温度为148.4℃；当功率增加到60 W时,电极表面粘附物由黄色焦痂转变为黑色焦痂,临界温度为373.9℃。黑色焦痂的粘附能大于黄色焦痂。(2)在电切模式下,组织损伤区域和损伤程度随着高频电刀功率增大呈现非线性变化；当电刀功率从20 W逐渐增大到60 W,组织损伤区域仅发生局部变化,无显著性增大；当电刀功率从60 W增大到70W时,组织损伤区域显著增大,损伤显著加剧。在相同功率下,组织损伤程度随着组织与电极中心的距离减小而增大,其中,沿着和垂直于切割方向的组织温度分别在距离电极中心±1.8 mm和±1.2 mm处急剧增大。(3)在电凝模式下,增大高频电刀输出电压或者延长手术时间,组织损伤区域均会增大；当输出电压和手术时间相同时,宽度方向的组织损伤范围较大,而深度方向的组织损伤程度较严重；进一步分析发现,组织上的电流密度分布曲线和温度分布曲线基本一致,这表明电流密度直接影响组织温度,电流密度越大,组织温度越高。
【关键词】：高频电刀 电极 组织粘附 组织损伤 工作参数 结合强度 临界温度 有限元分析
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R197.39
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 高频电刀简介12-16
• 1.1.1 高频电刀定义12
• 1.1.2 高频电刀构成12-13
• 1.1.3 高频电刀工作原理13-15
• 1.1.4 高频电刀工作模式15-16
• 1.2 生物组织热传导机制16-20
• 1.2.1 生物组织传热简介16-17
• 1.2.2 生物组织的热力学参数17-18
• 1.2.3 生物组织的传热理论18-19
• 1.2.4 生物组织的传热方程19-20
• 1.3 生物组织损伤机理研究20-22
• 1.3.1 研究概况20-22
• 1.3.2 存在的问题22
• 1.4 生物组织粘附机制研究22-24
• 1.4.1 研究概况22-24
• 1.4.2 存在的问题24
• 1.5 选题意义及研究内容24-26
• 1.5.1 选题意义24
• 1.5.2 研究内容24-26
• 第2章 试验方法26-32
• 2.1 样品制备及处理26-27
• 2.1.1 离体猪肌肉组织试样的制备26-27
• 2.1.2 高频电刀电极的选用27
• 2.2 高频电刀标准化试验平台27-28
• 2.2.1 高频电刀试验平台的设计27-28
• 2.2.2 试验参数28
• 2.3 表面分析方法28-29
• 2.4 有限元分析方法29-32
• 2.4.1 ANSYS有限元分析方法29-30
• 2.4.2 COMSOL有限元分析方法30-32
• 第3章 电极表面不同粘附物的结合强度和临界温度32-41
• 3.1 试验方法32-33
• 3.2 有限元模型33-35
• 3.2.1 有限元模型建立33-34
• 3.2.2 热力学方程34
• 3.2.3 边界约束与加载34-35
• 3.3 结果与讨论35-40
• 3.3.1 粘附物形貌35-36
• 3.3.2 结合强度36-37
• 3.3.3 临界温度37-39
• 3.3.4 讨论39-40
• 3.4 小结40-41
• 第4章 电刀功率对肌肉组织损伤影响的有限元分析41-49
• 4.1 有限元模型41
• 4.2 结果与讨论41-47
• 4.2.1 有限元模型验证41-43
• 4.2.2 不同功率下组织的损伤区域和损伤程度43-45
• 4.2.3 讨论45-47
• 4.3 小结47-49
• 第5章 电压和时间对肝脏组织损伤影响的有限元分析49-59
• 5.1 有限元模型49-52
• 5.1.1 热力学方程49-50
• 5.1.2 热力学参数50
• 5.1.3 电凝模型的建立50-52
• 5.1.4 有限元模型验证52
• 5.2 结果与讨论52-57
• 5.2.1 电势分布52-53
• 5.2.2 不同电压对组织损伤的影响53-54
• 5.2.3 不同时间对组织损伤的影响54-55
• 5.2.4 讨论55-57
• 5.3 小结57-59
• 结论与展望59-61
• 主要结论59-60
• 研究展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-67
• 攻读硕士学位期间的学术成果67

【参考文献】

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1 李小霞;激光照射下生物组织热效应的数值分析与实验研究[D];天津大学;2004年

  本文关键词：电刀工作参数对组织损伤和组织粘附影响的有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：372106