高频电流生物组织焊接功率控制电路及阻抗传感电路研制(2)
4 电路数据采集和分析 17
4.1限电流控制系统数据采集和分析 17
4.2限功率控制系统数据采集和分析 18
结 论 20
致 谢 21
参考文献22
1 绪论
1.1 选题背景与意义
现在，医学中的手术皮肤切口的修复方法主要是丝线结节缝合以及皮内连续缝合。而这些方法都会在皮肤切口留下疤痕。随着生活水平的不断提高,如果切口位于面部、颈部和四肢等处,修复方法不当就会影响美观,给患者带来苦恼[1]。而高频生物组织焊接技术则可以使组织的愈合变得更加理想。研究表明，生物组织焊接是由于热效应使切口两缘组织纤文蛋白单体及胶原纤文变性，导致纤文蛋白多聚及胶原粘结而达到焊接，可以观察到激光焊接皮肤两侧组织的热损伤仅限于近表皮层，很少深入到真皮层[2]。
如今，电外科技术的不断发展，使生物组织焊接变的更加容易。现代外科手术中，电外科技术已经成为一项十分重要的方法。电外科技术是指人体组织在超过100KHz的高频电流的作用下产生一定的热效应，进而完成止血或者切割等医疗效果。由于这种技术手术的时间短，止血的速度快，手术的质量高而被许多医生青睐。电外科手术系统一般是由手术电极和电外科手术单元（即电源）组成。按照电极对患者的作用方式不同，一般可以将电极分为单极系统和双极系统，单极系统通常用于切割，因此被称作为单极电刀，如图1.1；而双极一般用于凝血，因此可以称为双极电凝，如图1.2。
图1.1单极电刀示意图【3】图1.2双极电凝示意图【4】
单极电外科系统的原理如图 1.1 所示，电流经刀头、人体、负极板形成回路，刀尖处电流密度大，使得该处能量集中温度瞬间高达 100-400℃完成组织的处置。使用单极系统时，电流在人体内的路径较长，容易对人体造成意外伤害，单极装置作用于人体时产生的热损伤范围约为 7-15mm[5,6]。双极系统的原理如图 1.2 所示，电流在两极间流动，电流路径短，安全性高，手术过程中的热损伤较小，普通的双极电凝热损伤为 4-10mm[7]，而国外新型的智能双极电凝系统（Ligasure 系统）热损伤范围只有 2.0-3.5mm[8]。
由于低频电流可以产生明显的电击和电刺激作用，因此选择电刀的工作频率具有重要的意义。要求所选频率不能引起电击，同时还要具有较小的电刺激，一般以为频率应高于 300KHz，有关资料表明，当交流电频率在 500KHz 左右时电流对人体的电刺激己经很小，当交流电频率大于1MHz时，电流对人体的电刺激会完全消失，这时高频电流对人体只会产生热效[9,10] 。
现在双极电凝仍需要改进，比如如何减少热损伤，如何进一步提高止血的可靠性，如何减少其他因素的影响等。学者们从多个方面对这些问题进行了研究。例如使用冷却喷射系统以减少热损伤[11,12,13]；在电极处加入温度传感器及时的切断输出避免过度碳化[14]；使用新型的电极材料以减少粘连[15,16]；加入吸烟装置使术野清晰[17]等。
1.2国内外现状
1.3本项目研究内容
针对目前我国电外科技术的发展现状，本课题旨在基于对生物组织焊接机理的分析，搭建可改变输出参数的电源系统的电流电压采样电路，实时反馈焊接过程中生物组织阻抗变化，利用该系统进行生物组织焊接，了解生物组织在双极电凝过程中对不同电参数的响应，并通过对电路实验数据的记录和分析，为进一步改进电源及其控制系统作好基础研究。同时，本项目的研究对生物组织焊接装置的改进也具有重要的指导意义。因此，本项目的研究为进一步开发具有我国自主知识产权的电外科设备具有重要意义。
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