郭嘉玮, 李斌, 王毅飞, 徐汪洋, 储呈晨, 季智勇, 冯庆宇
目的 为实时追踪超声手术刀手术过程中组织特性的动态变化,精准监测切割环节中组织性状的演变规律,旨在为优化超声手术刀的能量输出调节算法提供数据支撑与技术依据,进而提升手术操作的精准性与安全性。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”3个阶段,利用超声换能器阻抗匹配算法(采样频率2000次/s)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5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 本研究拟合得到部分猪组织在超声刀切割过程中的阻抗变化曲线图,初步验证了该监测方法的可行性。实验结果显示,不同部位组织的阻抗回收差异显著:猪胃与猪小肠在整个切割周期内的阻抗回收变化差异有统计学意义(P<0.05),表明组织来源部位不同,其阻抗动态变化规律存在本质区别;相同部位组织的阻抗回收一致性良好:同一部位组织(如不同个体的猪胃或不同个体的猪小肠)在阻抗回收过程中,峰值出现的周期时间、峰值幅值及峰值后数据的变化趋势均无统计学意义(P>0.05),证实不同个体的相同部位组织具有高度趋同的阻抗回收特性;能量输出对组织阻抗变化的影响明确:随着超声刀主机能量输出功率的增大,猪胃与猪小肠组织的阻抗变化趋势逐渐平缓,且阻抗峰值显著降低,这一现象表明超声刀在不同能量输出档位下,刀头所承受的组织负载状态会发生相应改变。结论 组织阻抗变化曲线可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。