НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o189.pdf (1016.37Кб)

УДК 57.089

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

В данной статье представлены результаты исследования влияния параметров амплитудно-модулированного воздействующего сигнала на термоэлектрические характеристики биологических тканей при заданной геометрии рабочей части электрода при радиочастотной монополярной электрокоагуляции. Для исследования распределений электрического и температурного полей в биологической ткани при монополярной коагуляции была предложена геометрическая модель электрод – биоткань. Модель биологической ткани представлена цилиндром, а электрод - игла в виде эллипсоида, погруженного в биологическую ткань. В качестве математической модели использовались уравнения теплопроводности и квазиэлектростатики, которые решались совместно в среде Comsol Multiphysics.
В результате проведенных исследований получены следующие результаты: предложена методика расчета параметров АИМ воздействующего сигнала с фиксированной несущей частотой для игольчатого электрода заданной геометрии и глубиной погружения рабочей части инструмента в биологические ткани. Для данной геометрии электрода определены параметры АИМ - сигнала, обеспечивающие диапазон нагрева биологических тканей вблизи рабочей части инструмента 60…800 С, для различных значений амплитуд воздействующего сигнала при радиочастотной электрокоагуляции.  Установлено, что существуют зависимости температуры и частоты релаксации биологической ткани от времени воздействия для игольчатого электрода заданной геометрии и глубины погружения рабочей части инструмента в биологические ткани.
Показано, что частота релаксации биологической ткани, подвергающейся воздействию радиочастотных импульсов, линейно связана с температурой ее нагрева и может быть использована в качестве численного критерия для поддержания заданного температурного режима. Установлено, что частота релаксации обрабатываемых биологических тканей зависит от площади контакта рабочей части инструмента с биотканями. Для снижения этой зависимости необходимо обеспечить автоматическую регулировку тока выходного воздействия.

1. Dodde R.E., Gee J.S., Geiger J.D., Shih A.J. Monopolar electrosurgical thermal management for minimizing tissue damage // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2012. Vol . 59, no . 1. P . 167-173. DOI: 10.1109/TBME.2011.2168956
2. Белов С.В. , Данилейко Ю.К. , Нефедов С.М. , Осико В.В. , Салюк В.А. , Сидоров В.А. Особенности генерации низкотемпературной плазмы в высокочастотных плазменных электрохирургических аппаратах биотканей // Медицинская техника. 2011. № 2. С . 26-33.
3. Белов С. В. , Данилейко Ю. К. , Нефедов С. М. , Осико В. В. , Салюк В. А. , Бабурин Н. В. , Сидоров В. А. Высокочастотные электрохирургические аппараты с режимом генерации низкотемпературной плазмы // Медицинская техника. 2010. № 1. С. 1-7.
4. Белов С. В. , Борик М. А. , Данилейко Ю. К. , Ломонова Е. Е. , Осико В. В. , Рябоконь Б. В. , Салюк В. А. Электрохирургический инструмент на основе наноструктурированных кристаллов диоксида циркония для рассечения и коагуляции биотканей // Медицинская техника. 2010. № 4. С. 1-6.
5. Friedrichs D.A., Erickson R.W., Gilbert J. A New Dual Current-Mode Controller Improves Power Regulation in Electrosurgical Generators // IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems. 2012. Vol. 6, iss. 1. P. 39-44. DOI: 10.1109/TBCAS.2011.2159859
6. Friedrichs D.A., Erickson R.W., Gilbert J. A new system architecture improves output power regulation in electrosurgical generators // 2011 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBC. IEEE Publ., 2011. P. 6870-6873. DOI:10.1109/IEMBS.2011.6091694
7. Bialasiewicz J.T., Bowers W.J. Performance study of current-controlled versus voltage-controlled radio frequency power generator at low sampling frequency // 2010 IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISIE). IEEE Publ . , 2010. P . 3298-3303. DOI: 10.1109/ISIE.2010.5637572
8. Белов С.В. , Руссо Е.Ю. , Павлов И.В. Радиоволновые осцилляционно-резонансные генераторы для электрохирургии // Медицинская техника. 2009. № 1. С . 36-39.
9. Морозов К.М. Радиохирургические методы лечения в сосудистой хирургии: метод. рекомендации. 2005. 56 с.
10. Белов С.В. Исследование принципов электрохирургических воздействий и разработка научных основ проектирования аппаратов и устройств для высокочастотной электрохирургии: автореф. дис. … докт. техн. наук. М., 2004. 53 с.
11. Berjano E.J. Theoretical modeling for radiofrequency ablation: state-of-the-art and challenges for the future // BioMedical Engineering OnLine . 2006. Vol. 5. P. 24. DOI: 10.1186/1475-925X-5-24
12. Kuroda Y., Tanaka Shota, Imura M., Oshiro O. Electrical-thermal-structural coupling simulation for electrosurgery simulators // 2011 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBC. IEEE Publ., 2011. P. 322-325. DOI:10.1109/IEMBS.2011.6090084
13. Protsenko D.E. Electrosurgical Tissue Resection: A Numerical Study. DPh Dissertation. The University of Texas at Austin, 2002. 318 p.
14. Карпухин В.А., Сидорова З.А., Макарян О.А. Исследование термоэлектрических характеристик артериол при биполярной электрокоагуляции // 13-я НТК «Медико-технические технологии на страже здоровья» (Медтех -2011): сб. тр. М .: МГТУ им . Н . Э . Баумана , 2011. С . 149-151.