研究论著
郭嘉玮, 李斌, 王毅飞, 徐汪洋, 储呈晨, 季智勇, 冯庆宇
录用日期: 2025-07-09
目的 为追踪超声手术刀手术过程中组织特性的变化,实时监测超声手术刀切割过程中组织性状动态变化情况,以期能够提供更加优化的能量调节输出算法。方法 根据生物阻抗原理,采用超声换能器阻抗匹配算法测量出刀头接触部分的组织阻抗,进行信号采集和处理,拟合组织参数,生成组织模型。在超声手术刀切割过程的“开始-变性-分离”三个阶段,利用超声换能器阻抗匹配算法(采样频率2000次/秒)实时采集刀头负载阻抗数据,通过离体猪组织实验(n=100次切割/档位)拟合阻抗曲线,并结合信号平滑、峰值分析等手段提取组织特异性特征。实验设计涵盖五档电流输出(170~350 mA),系统性探究能量-阻抗-组织类型的耦合机制。结果 拟合出了部分猪组织在切割过程中组织阻抗变化的曲线图,验证了该方法的可行性。猪肚和猪小肠在整个切割周期中阻抗回收的变化有显著不同(p<0.05),说明不同部位组织之间阻抗变化有区别;相同部位组织之间对于回收阻抗变化的一致性,其一致性主要体现在峰值出现的周期时间、峰值大小以及出现峰值后数据的变化趋势没有显著差异性(p>0.05),说明不同个体的相同部位组织的阻抗回收数据变化具有高度的趋同性。随着超声手术刀主机能量输出的增大,猪肚组织和猪小肠组织的回收的阻抗数据变化趋势趋于平缓,且峰值降低,说明在超声手术刀各能量输出档位下,刀头的组织负载情况也会发生改变,将这种变化特性提取,使超声手术刀主机能够在各个输出档位识别出切割的组织类型,从而以此针对不同组织类型设定各档位的超声手术刀主机能量输出调节模块。 结论 组织阻抗变化曲线可以为超声手术刀主机自主识别组织类型,调整主机能量输出提供依据。本研究可以为提升国产超声手术刀性能,优化超声手术刀临床效果提供有效的方法支持。