自冷却射频电极仿真分析与验证

目的：设计一种自冷却射频肠吻合电极，并对其性能进行仿真分析与验证。方法：利用COMSOL Mul-tiphysics软件，对所设计的自冷却射频肠吻合电极进行仿真分析，研究3种不同冷却介质流速对冷却效果的影响规律，并与非自冷却电极吻合过程中组织温度的变化进行对比，最后通过实验验证所设计电极的有效性。结果：有限元仿真结果表明，当冷却介质流速在0.1 m/s时，吻合口温度趋于平稳，最高温度为99.63℃，而利用非自冷却电极时吻合口的最高温度为161.91℃。实验结果表明，利用自冷却电极吻合后，吻合口的平均爆破压为43.29 mmHg。结论：与非自冷却电极相比，利用自冷却电极进行肠组织吻合时，吻合口的最高温度远低于非自冷却电极，且吻合口的平均爆破压也满足临床需要，表明本文所设计的自冷却射频肠吻合电极是有效的。

结直肠癌(colorectal cancer, CRC)是胃肠道中常见的恶性肿瘤。

据2020 年全球癌症统计显示[1]， 结直肠癌新增病例超过193 万例， 与结直肠癌相关的死亡病例超过93 万例， 成为了仅次于肺癌的第二大杀手。

目前临床上治疗结直肠癌的手段有多种，其中，外科治疗仍是迄今为止首选的根治性治疗方法。

外科治疗结直肠癌的主要流程包括肠组织癌变部位的切除和剩余肠组织的吻合。而局部组织的切除会引起短肠综合征[2]，影响肠道组织的消化、吸收功能。在切除肠组织后，选择合适的吻合方式对于肠道重建十分重要，如果吻合方式不合适，则会引起局部水肿、缺血，导致吻合口漏、吻合口狭窄等并发症。目前主流的吻合方式主要分为两大类，一种是以针线缝合[3]、吻合器吻合[4] [5]和加压吻合为主的传统方式吻合；另一种是以能量方式吻合。其中，针线缝合的技术比较成熟，效果好、成本较低，但是它对操作者的要求较高，手术时间较长[6]；吻合器吻合操作简单，吻合速度快，但是吻合器的使用成本较高，而且这些吻合方式会引起一定程度的术后并发症[7]，影响其功能恢复。加压吻合的吻合环需要留在人体内一段时间才能排出体外，而且吻合环加工复杂，价格昂贵，不适用于大多数患者。近年来，随着医疗技术的发展，能量吻合的方式逐渐用于组织吻合，如超声能量吻合、激光能量吻合[8] [9] [10] [11]以及射频能量吻合[12] [13] [14]。其中，射频能量吻合集切割、止血、吻合于一体，且不在吻合区残留异物，使得组织的吻合时间大大缩短，减少麻醉时间，降低手术感染的风险，有利于术后的恢复，但现有的射频能量吻合电极在吻合时存在吻合区域温度过高、非吻合区域热损伤大等问题。

为了提高吻合口质量，降低吻合区域附近组织的热损伤，本文设计了一种自冷却外翻式射频肠吻合电极，利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics，分析不同生理盐水流速对吻合区域温度场的影响规律，并与非自冷却电极吻合过程中组织温度的变化进行了对比。最后通过实验验证所设计的自冷却外翻式射频肠吻合电极的有效性，从而为射频能量吻合技术在临床上进一步推广应用奠定基础。