CC BY
11
DOI: lO.S28l/zenodo.l32232S
LCC - № RD32-33.9
ЛАПАРОСКОПИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ СВАРКИ ЖИВЫХ ТКАНЕЙ
Кременицкий Кирилл Сергеевич , Лебедев Алексей Владимирович
1 Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт" им. Сикорского, Киев, Украина
Address for Correspondence: Кременицкий К.С., магистр
Место работы: Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"
Email: nemerk94@gmail.com
Лебедев А.В., доктор технических наук, профессор.
Место работы: Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"
Email: biowelding@gmail.com
Abstract. Современные лапароскопические инструменты довольно плохо передают силу для сжатия тканей. Для обнаружения и решения проблем передачи было решено создать виртуальную модель инструмента в среде SolidWorks.
Keywords: лапароскопия, инструмент, сварка живых тканей, SolidWorks. Introduction. Лапароскопия - это малоинвазивная операция, которая проводится с помощью эндоскопического оборудования. Реабилитация, протекает значительно легче и короче. В хирургии все большее применение находит сварка живых тканей [1]. Сварной шов получается в результате коагуляции белка [2]. Применение сварки позволяет уменьшить потери крови, стоимость и время проведения операции. Сварка осуществляется сжатием ткани электродами и последующим пропусканием через нее высокочастотного тока [3-5].
Materials and methods. Для создания модели инструмента использовалась среда SolidWorks [5-6]. Сама модель была разделена на составные части: рычаг, являющийся ручкой инструмента, направляющие звенья связывают весь механизм и направляют действующую на рычаг силу к трубке, трубка сжимает бранши, электроды сжимают ткань (рис. 1).
4 3
— 1=_. 11
2 2 1 г
А)
Рис. 1. А): Модель инструмента: 1 - рычаг; 2 - направляющие звенья; 3 - трубка; 4 - бранши; 5 -ткань. Б) Трубка 3 имеет полупрозрачный вид для обзора браншей.
Для исследования распространения напряжения в модели механизма на ручку инструмента была задействована сила в 20Н (рис. 2). При достаточно высоких показаниях механического напряжения в районе направляющих звеньев, до ткани доходит лишь малая часть приложенной силы. Для решения проблемы потери силы в механизме было решено упростить модель до системы взаимосвязанных рычагов с целью применения теории Архимеда о рычагах.
Рис.2. Распределение напряжения в модели механизма.
В качестве первого рычага было взято направляющее звено, которое передает силу от рычага к трубке, с длинами плеч а1 и Ь1 относительно точки действия рычага на звено. Вторым рычагом является бранша (любая из двух, будет в качестве рычага работать одинаково) с длинами плеч а2 и Ь2 относительно точки действия трубки на браншу (рис. 3).
/ Л-
V- 4 -Л 3 / \
к , \
а \ \
у 2 \
\ \ \
\ >
V 1 -
/ \ и х--
л \ V
V \ --
\ k
V
Рис. 3. Система рычагов механизма: 1 - рычаг, действующий с силой Б; 2 - плечо звена, передающее силу Б трубке; 3 - трубка, действующая с силой Б'; 4 - бранша, действующая с силой
Б\
Исходя из теории о рычагах было выведено уравнение, которое связывает силу, прилагаемую к ручке инструмента, и силу, с которой бранша давит на ткань.
„ a2 + b2
F = F * -cosa,
a2
al + b1
где F =- * cosp, отсюда:
al
al + bl л n * a2 + b2
F =- * cosp * -cosa.
al a2
Из формулы можно сделать вывод, что сила, действующая на плечо, тем больше, чем меньше само это плечо и углы a и р.
Было проведено экспериментальное исследование настоящего лапароскопического инструмента при помощи динамометров (рис. 4).
Рис. 4. Проведение эксперимента.
Conclusions. По полученным данным были выявлены значительные потери силы в инструменте. При действующей силе 2,5Н сила давления трубки на бранши составляла 0,66Н, падение силы составило 73,6%, при действующей силе в 4Н сила давления трубки на бранши составляла 0,87Н, падение силы составило 78,25%.
Проведенные виртуальные и реальные эксперименты показали состоятельность проблемы потери силы в лапароскопических инструментах. Анализ механизма с точки зрения теории о рычагах дает возможность утверждать, что потери силы могут быть значительно снижены при уменьшении расстояния между точкой приложения силы рычага и точкой передачи этой силы трубке. Для улучшения работоспособности инструмента рекомендуется при конструировании размещать точку передачи усилия рычага как можно ближе к трубке.
-
ISSN 2311-1100 CC-BY-NC
Conflict of interest statement: The authors state that there are no conflicts of interest regarding
the publication of this article.
ISSN 2311-1100
REFERENCES:
CC-BY-NC
1. Патон Б. Тканесохраняющая высокочастотная электросварочная хирургия. Киев: Наукова думка; 2009.
2. Paton B, Bulavyin L, Aktan O. Structural transformations of collagen at the electrowelding of soft biological tissues. Dopovyidyi Natsyional'noyi Akademyiyi Nauk Ukrayini; 2010.
3. PATON B, K. V, LEBEDEV D, VORONA S. Bonding of soft biological tissues by passing high frequency electric current therethrough. US; 7,025,764. WO/1999/040857, 1999.
4. Paton B, Lebedev V, Lebedev A, Masalov Y. System and method for control of tissue welding. US; 6,733,498, 2004, 2004.
5. Patton B, Lebedev V, Furmanov Y. Instrument and method for the end-to-end reconnection of intestinal tissues. US; US20070276363A1, 2007.
6. Лебедев А, Кременицкий К. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛАПАРОСКОПИЧЕСКОГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ СВАРКИ ЖИВЫХ ТКАНЕЙ. Биомедицинская инженерия и электроника. 2017;4.
7. Юрченко Н, Дубко А. Применение программного комплекса Solid Works для обучения студентов основам проектирования электрохирургического оборудования. Вюник Нащонального техшчного ушверситету ХП1. 2015;36.
Plagiarism Quantity: 2% Duplicate
Date 21,2018
Words 18 Plagiarized Words 1 Total 737 Words
Sources More than 2 Sources Identified.
Remarks Low Plagiarism Detected - Your Document needs Optional Improvement.
Sources found:
Click on the highlighted sentence to see sources.
Internet Pages
https:/ypatents_google.com/patent/US2007
