طراحی و شبیه سازی قیچی جراحی التراسونیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

مجتمع هوادریا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

قیچی جراحی التراسونیک در بسیاری از عمل های جراحی و اورژانسی به کار برده می‌شود. این وسیله دارای مزیت های فراوانی نسبت به روش های مشابه و سنتی خود می باشد. برخی از این مزایا عبارتند از: کاهش خون ریزی از رگ و موی رگ های موجود در بافت به کمک انعقاد هم زمان در حین برش بافت، ایجاد دود کمتر ناشی از سوختن بافت نرم و افزایش سرعت عمل پزشک جراح در حین انجام عمل جراحی. هدف از این پژوهش، طراحی و ساخت یک دستگاه قیچی جراحی التراسونیک است که تیغه‌ آن قابل تعویض باشد. اهمیت قابلیت تعویض تیغه در آن است که بتوان از این بخش که با بافت بدن در تماس است به صورت یک بار مصرف استفاده کرد. در این مقاله با استفاده از شبیه سازی و تحلیل المان محدود بخش‌های مختلف این سیستم شامل مبدل التراسونیک، بوستر و هورن طراحی و سپس با تلفیق این سه بخش به یکدیگر، قیچی جراحی التراسونیک ساخته می‌شود. به علاوه گرمای تولید شده توسط تیغه  فعال قیچی جراحی التراسونیک بر روی بافت ماهیچه را شبیه سازی و در انتها حساسیت این دستگاه بررسی شده است. قیچی جراحی التراسونیک طراحی شده در این پژوهش در فرکانس تشدید57/1 کیلوهرتز دارای بیشینه دامنه جابجایی 120 میکرومتر می‌باشد. محدودیت هایی نظیر جنس قطعات، ارگونومی و ابعاد قیچی جراحی التراسونیک، فرکانس کاری قیچی را به یک بازه  کوچک محدود می کند و بدیهی است که فرکانس بالاتر، در صورت امکان اجرا، شرایط کاری مناسب تری را ایجاد می کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Design and simulation of operating room ultrasonic scissors

نویسندگان [English]

  • Mohammadreza Zafarkhah
  • Abdorreza Asrar
  • Mohammadreza kazerani vahdani
Malek Ashtar University of Technology
چکیده [English]

Ultrasonic scissors are used in many emergency surgeries. They have much more advantages than other similar and traditional methods such as producing less smoke than the burning soft tissue and increasing the speed of surgeon during surgery. The purpose of this study is to make an ultrasonic scissor device with the ability to separate the ultrasonic transducer from the main body of the scissors. The importance of separation is that the part of the horn which is in contact with the body tissue can be used as disposable. In this paper, using simulation and finite element analysis, ultrasonic transducer, booster and horn converter design methods are discussed, and then by combining these three parts, ultrasonic scissors are created to split the soft tissue of the body. The heat generated by the active blade of the ultrasonic scissors on the muscle tissue is also simulated and finally the sensitivity of this device is investigated. The obtained results from the simulations in this study are investigated and an ultrasonic scissors at a resonance frequency of 57.1 kHz with a maximum displacement amplitude of 120 μm is fabricated. Limitations such as material of parts, ergonomic design and size, confine the frequency of ultrasonic scissors to small interval and it is obvious that higher frequency, if possible, provides more suitable working conditions.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • surgical Ultrasonic scissors
  • Ultrasonic
  • Ultrasonic transducer

مراجع

[1] Sutton C, Abbott J. History of power sources in endoscopic surgery. Journal of Minimally Invasive Gynecology. 2013 May 1;20(3):271-8.
 [2] Lyons SD, Law KS. Laparoscopic vessel sealing technologies. Journal of minimally invasive gynecology. 2013 May 1;20(3):301-7.
 [3] Blankenship DR, Gourin CG, Porubsky EA, Porubsky ES, Klippert FN, Whitaker EG, Terris DJ. Harmonic scalpel versus cold knife dissection in superficial parotidectomy. Otolaryngology—Head and Neck Surgery. 2004 Oct;131(4):397-400.
 [4] Lockhart R, Friedrich F, Briand D, Margairaz P, Sandoz JP, Brossard J, Keppner H, Olson W, Dietz T, Tardy Y, Meyer H. Silicon micromachined ultrasonic scalpel for the dissection and coagulation of tissue. Biomedical microdevices. 2015 Aug;17(4):1-2.
 [5] Monfared A, Terris DJ. Harmonic scalpel tonsillectomy: technical considerations. Operative Techniques in Otolaryngology-Head and Neck Surgery. 2002 Jun 1;13(2):155-7.
 [6] Upadhyay A, Gupta AK, Karigoudar A, Gupta N, Krishnegowda U, Naskar D, Durga CK. A comparative study between ultrasonic dissector versus conventional methods in achieving haemostasis in thyroid surgery. Hellenic Journal of Surgery. 2016 Nov;88(6):410-4.
 [7] Hefermehl LJ, Largo RA, Hermanns T, Poyet C, Sulser T, Eberli D. Lateral temperature spread of monopolar, bipolar and ultrasonic instruments for robot-assisted laparoscopic surgery. BJU international. 2014 Jan 22;114(2):245-52.
 [8] Lyons S, Kee DN. Laparoscopic energy sources. O&G Magazine. 2015;17(4).
 [9] Dutta DK, Dutta I. The harmonic scalpel. The Journal of Obstetrics and Gynecology of India. 2016 Jun;66(3):209-10.
 [10] Kim FJ, Chammas MF, Gewehr E, Morihisa M, Caldas F, Hayacibara E, Baptistussi M, Meyer F, Martins AC. Temperature safety profile of laparoscopic devices: Harmonic ACE (ACE), Ligasure V (LV), and plasma trisector (PT). Surgical endoscopy. 2008 Jun;22(6):1464-9.
[11] ملک زاده فرد  کرامت، کاویان‌پور مبین. تحلیل مودال و کاربرد آن در مهندسی. تهران: دانشگاه صنعتی مالک اشتر؛ 1392.
[12] Ngo YB, Ripin ZM, Yi CP, Ridzwan MI, Ali WM, Awang B. Development of an ultrasonic scalpel. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering; 2020 Mar 1. IOP Publishing. Vol. 815. No. 1. p. 012014.
 [13] Walker RA, Syed ZA. Harmonic scalpel tonsillectomy versus electrocautery tonsillectomy: a comparative pilot study. Otolaryngology—Head and Neck Surgery. 2001 Nov;125(5):449-55.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار