本发明专利技术属于超声手术刀能量控制技术领域，具体涉及一种基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法。本发明专利技术通过建立血管分层模型，实时监测血管组织的力学特性变化，精准计算实时能量损耗，并根据实时损耗角实时调整超声刀系统实时输出功率。本方法能够根据血管组织的实时状态判断空化、熟化和离断阶段，精准控制能量输出，确保大直径血管充分熟化，提高爆破压，同时避免小直径血管过度熟化造成热损伤。本发明专利技术能够有效解决传统超声手术刀系统能量控制不精准、对不同直径血管适应性差的问题，显著降低血管切割过程中的热损伤和术后出血风险，提高手术效率，更有利于患者术后恢复。
2、公开号为cn113491562b的专利技术专利，公开了一种动态调节超声刀的输出能量的方法和超声波手术刀系统，其中的动态调节超声刀的输出能量的方法主要包括以下步骤：t1确定当前的工作模式：系统预先设定了多种工作模式，例如切割、凝血、高级凝闭等；t2接收启动信号：当操作者启动超声刀时，系统接收到启动信号，并根据当前的工作模式进入相应的能量输出控制流程；t3根据预设的能量调节比例与工作时间的对应关系，控制超声刀随时间变化输出相应的超声波能量：系统预设了不同的能量调节比例，并将其与工作时间进行关联。在不同时间段，系统根据预设的比例控制超声刀输出能量。
3、该方法主要依靠预设的能量调节比例与工作时间的对应关系，实现对超声刀能量输出的动态控制。系统根据不同的工作模式和预设的能量调节比例，在不同时间段输出不同的能量，避免了因操作者对生物组织和血管凝闭时间把握不准确而导致的手术风险。同时，在对直径3毫米以上的大血管或大面积出血口进行手术时，可以确保超声刀具可以安全可靠地对血管和组织进行凝闭，提高手术质量，降低手术风险。
>4、然而，该方法能量调节比例是预先设定的，无法根据血管组织的实时状态进行动态调整，且没有建立血管组织模型，无法根据血管组织的具体参数进行能量输出控制，导致对不同直径血管的适应性较差。5、因此，亟需设计一种新的控制超声刀输出能量的方法。
技术实现思路
1、本专利技术克服了现有技术的不足，提供一种基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法，以提高超声手术刀系统对能量输出的精准性和对不同直径血管的适应性。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法，包括以下步骤：
3、s1、建立血管分层模型；通过对模型中的不同血管组织施加简谐剪切应力，仿真得到血管的阻抗z、粘性系数η和弹性系数e，建立血管组织参数查找表lutref；
4、s2、通过对不同直径的血管组织进行实际切割测试，得到血管组织在超声刀的夹持力fclamp作用下的初始阻抗z0，最大空化阻抗zcav_max，最小空化阻抗zcav_min，粘性系数η0和弹性系数e0，对s1中的血管组织参数查找表lutref进行修正，得到血管组织参数查找表lutreal；
5、s3、超声刀系统输出能量，驱动超声刀头进行高频振动，对血管施加简谐剪切应力σ，并根据实时反馈的电压有效值urms和电流有效值irms计算血管的初始阻抗z0，最大空化阻抗zcav_max，最小空化阻抗zcav_min，参照s2中的血管组织参数查找表lutreal得到对应的粘性系数η0和弹性系数e0，建立血管蠕变模型；
6、s4、根据s3建立的血管蠕变模型，计算在超声刀头简谐力σ(t)作用下的血管的组织形变量γ与应变相位角δ；
7、s5、根据s3中实时反馈的电压有效值urms和电流有效值irms，计算实时阻抗z、粘性系数η和弹性系数e，建立分段函数，判断血管组织所处的空化、熟化和离断阶段；
8、s6、拟合阻抗变换率和黏弹比变化率，计算实时损耗角δi，计算实时超声刀系统实时输出功率wtotal；
9、s7、通过实时调整超声刀系统的实时输出电压ui，调节系统实时输出功率wtotal。
10、进一步地，s3步骤中，
11、剪切应力公式为：σ(t)＝σ0sinωt；阻抗z的计算公式为z＝urms/irms；
12、其中：σ0为超声刀头应力振幅；ω为超声刀头振动圆频率，与超声发生器输出频率一致，ω＝2πf。
13、进一步地，s3步骤中，
14、血管蠕变模型等式为
15、其中：η0为组织黏度系数，是已测得的值；e0为组织弹性模量，是已测得的值；γ为组织形变量；σ为组织所受应力。
16、进一步地，s4步骤中，
17、组织形变量γ的计算公式为γ(t)＝γ0sin(ωt-δ)；应变相位角δ的计算公式为
18、其中：γ0为血管应变振幅；δ为应变之后应力的相位角，与超声刀头振动圆频率ω相关，δ的取值范围0＜δ＜π/2。
19、进一步地，s5步骤中，
20、对粘性系数η和弹性系数e进行归一化处理后，得到的分段函数为
21、
22、其中：为不同直径血管的实时阻抗变化率；为不同直径血管的实时阻抗变化率的第一阈值，即空化结束时阻抗变化率阈值；为不同直径血管的实时阻抗变化率的第二阈值，即熟化结束时阻抗变化率阈值；τ为不同直径血管黏度系数与弹性系数的比，简称黏弹比，τ＝η/e；τth_up为黏弹比阈值上限；τth_down为黏弹比阈值下限；stage.1、stage.2、stage.3分别对应血管组织所处的空化、熟化和离断阶段。
23、进一步地，6步骤中，
24、根据阻抗变换率和黏弹比变化率进行曲线拟合，得到和的映射关系为
25、其中：α为合曲线加权系数。
26、进一步地，s6步骤中，
27、计算实时损耗角δi的公式为
28、其中：n为采样数量；fi为实时工作频率；τi为实时黏弹比。
29、进一步地，s6步骤中，
30、通过和的映射关系得到实时从而计算实时损耗角δ，损耗角δ的计算公式为
31、其中：τ0＝η0/e0，由已测值η0和e0得出，存放于血管组织模型查找表lutreal中。
32、进一步地，s6步骤中，
33、超声系统实时输出功率wtotal的计算公式为：wtotal＝wcut+wloss+δw、wtotal＝(1+cotδi)(πσ0+fclamp)γ0sinδi+δw、wcut＝wlosscotδi、wloss＝∮sσdγ＝(πσ0+fp)γ0sinδi；
34、其中：δi为实时损耗角；fclamp为夹持力的已测得值；δw为固定的传递损耗；wloss为损耗能量；wcut为切割能量。
35、进一步地，s7步骤中，
36、调节输出电压的公式为ui＝wtotal/i；
37、其中：ui为实时电压；i为不同超声档位的恒定电流。
38、本专利技术解决了
技术介绍
中存在的缺陷，本专利技术具备以下有益效果：
39、(1)本专利技术通过建立血管组织模型，并实时监测血管组织的力学特性变化，计算实时能量损耗，精准控制超声刀能量输出，有效降低热损伤，提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法，其特征在于，S3步骤中，
3.根据权利要求2所述的基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法，其特征在于，S3步骤中，
4.根据权利要求3所述的基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法，其特征在于，S4步骤中，
5.根据权利要求4所述的基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法，其特征在于，S5步骤中，
6.根据权利要求5所述的基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法，其特征在于，S6步骤中，
7.根据权利要求6所述的基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法，其特征在于，S6步骤中，
8.根据权利要求7所述的基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法，其特征在于，S6步骤中，
9.根据权利要求8所述的基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法，其特征在于，S6步骤中，
10.根据权利要求9所述的基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法，其特征在于，S7步骤中，
...
【技术特征摘要】
1.一种基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法，其特征在于，s3步骤中，
3.根据权利要求2所述的基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法，其特征在于，s3步骤中，
4.根据权利要求3所述的基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法，其特征在于，s4步骤中，
5.根据权利要求4所述的基于血管组织模型的超声手术刀能量控制方法，其特征在于，s5步骤中，
6...
【专利技术属性】
技术研发人员：鞠辉，陈常绪，李其军，李来存，
申请(专利权)人：善彤医疗科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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