【摘要】：微創(chuàng)手術(shù)憑借其創(chuàng)口小、疤痕少、恢復(fù)快、成本低等優(yōu)點(diǎn)得到越來越廣泛的應(yīng)用,內(nèi)窺鏡是微創(chuàng)手術(shù)中用于觀察的關(guān)鍵裝置。然而手術(shù)時(shí)產(chǎn)生的溫差會使內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)的鏡頭表面形成水霧,影響成像清晰度甚至出現(xiàn)顯示模糊,干擾手術(shù)的順利進(jìn)行。本文設(shè)計(jì)內(nèi)窺鏡防霧系統(tǒng),旨在提高內(nèi)窺鏡在使用中的可靠性,提高微創(chuàng)手術(shù)的安全與效率。本文首先分析了微創(chuàng)手術(shù)各階段導(dǎo)致起霧的不同原因,針對現(xiàn)有防霧方法存在防霧時(shí)間短、效果差的問題,提出分段加熱的方法,對不同原因的起霧均達(dá)到防霧的效果,以實(shí)現(xiàn)在腹腔鏡手術(shù)全過程中防霧的目的。針對分段加熱控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),在對腹腔鏡系統(tǒng)體結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上,建立了鏡頭溫度控制模型,并分別討論了三種加熱元件及其模型,最后提出一種模糊溫度控制算法,結(jié)合PWM調(diào)控TEC電壓,實(shí)現(xiàn)了不同手術(shù)階段的恒溫控制。仿真結(jié)果證明所采用的溫控方法滿足速度要求,且超調(diào)小、魯棒性好。在前述分析的基礎(chǔ)上,本文完成了防霧硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括傳感器選型以及相關(guān)電路的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了控制軟件系統(tǒng)的編制,軟件功能包括主程序、電流采集、溫度采集、溫度控制輸出和通信的功能管理等�；贛atlab建立了防霧系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)。為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性使其滿足醫(yī)療設(shè)備的安全規(guī)范要求,本文在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了保護(hù)電路,對溫控回路的過流和藍(lán)寶石玻璃溫度過溫加以限制,一旦超限PWM電源會自動(dòng)切斷,從而有效保證了系統(tǒng)的安全性。本文所設(shè)計(jì)的防霧系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺鏡全手術(shù)過程防霧奠定基礎(chǔ),為進(jìn)一步研制防霧型內(nèi)窺鏡提供依據(jù)。
【圖文】：

世界普遍的手術(shù)類型。內(nèi)窺鏡大體可分為三類：硬管式內(nèi)鏡、光學(xué)纖維（軟管式）內(nèi)鏡、超聲與電子內(nèi)鏡。軟管式和硬管式內(nèi)鏡如圖1所示。本文主要研究的腹腔鏡系統(tǒng)體是硬管式內(nèi)鏡，因?yàn)楝F(xiàn)代意義上含有光學(xué)系統(tǒng)的硬管內(nèi)窺鏡最早是在1879年由柏林泌尿外科醫(yī)生Nitze制成的膀胱鏡，該內(nèi)窺鏡被用于泌尿系統(tǒng)檢查。之后德國德累斯頓外科醫(yī)生Kelling將Nitze膀胱鏡用于插入腹腔觀察,開創(chuàng)了硬管式內(nèi)鏡用于腹腔微創(chuàng)手術(shù)的歷史，并且沿用至今[1]。圖 1 光學(xué)纖維內(nèi)鏡和硬管式內(nèi)鏡Fig.1 Fiber-optic Endoscopy and Tube System腹腔微創(chuàng)手術(shù)過程中由于缺乏觸覺，醫(yī)生對于視覺的要求就更高，所以硬管腹腔鏡能否提供一個(gè)清晰和穩(wěn)定的手術(shù)畫面，，就成了手術(shù)可否成功的必要條件[2]。然而在腹腔鏡手術(shù)中由于腹腔環(huán)境的變化鏡頭起霧時(shí)常發(fā)生。腹腔鏡手術(shù)時(shí)鏡頭起霧的情景可見圖2，右圖是在外科能量器械切割組織時(shí)透過腹腔鏡鏡頭看到的直觀感受，可以看出在使用外科能量器械的同時(shí)白色高溫霧氣籠罩了整個(gè)鏡頭并在鏡頭上形成霧氣

然而在腹腔鏡手術(shù)中由于腹腔環(huán)境的變化鏡頭起霧時(shí)常發(fā)生。腹腔鏡手術(shù)時(shí)鏡頭起霧的情景可見圖2，右圖是在外科能量器械切割組織時(shí)透過腹腔鏡鏡頭看到的直觀感受，可以看出在使用外科能量器械的同時(shí)白色高溫霧氣籠罩了整個(gè)鏡頭并在鏡頭上形成霧氣，與左圖中未起霧時(shí)的高清圖像比較，白色的霧氣顯然影響了醫(yī)生的視野。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH776.1

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本文編號：2709746