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초음파 수술기의 수술 효율성 향상을 위한 진동자 임피던스 측정에 따른 조직 분류 연구
Classification of Organs Using Impedance of Ultrasonic Surgical Knife to improve Surgical Efficiency 원문보기

Journal of biomedical engineering research : the official journal of the Korean Society of Medical & Biological Engineering, v.34 no.3, 2013년, pp.141 - 147  

김홍래 (국립암센터 융합기술연구부 의공학연구과) ,  김성천 (국립암센터 융합기술연구부 의공학연구과) ,  김광기 (국립암센터 융합기술연구부 의공학연구과) ,  김영우 (국립암센터 이행성 임상 제1연구부 위암연구과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Ultrasonic shears is currently in wide use as an energy device for minimal invasive surgery. There is an advantage of minimizing the carbonization behavior of the tissue due to the vibrational energy transfer system of the transducer by applying a piezoelectric ceramic. However, the vibrational ener...

주제어

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문제 정의

  • 또한 조직의 특성에 따라 임피던스의 측정값이 다르게 측정되는 것도 확인 하였다. 따라서 유전손실, 기계적 손실과 조직의 임피던스 측정값의 연관성을 규명하려 노력하였다. 이 결과에 따라 임피던스 수치에 따라 조직을 판별하여 조직에 맞는 에너지 컨트롤 시스템을 구축할 수 있다고 판단하였다.
  • 본 논문에서 초음파 수술기의 진동자에 미치는 유전손실과 기계적 손실을 연구하였다. 집게와 진동자의 진동을 전달해주는 혼 사이 샘플 조직이 혼의 진동을 방해하여 유전손실과 기계적 손실의 원인으로 작용하는 것을 확인하였다.
  • 본 연구는 초음파 수술기를 제작하고 만들어진 혼과 발진부를 이용하여 진동자의 샘플조직 측정 데이터를 이용한 조직간 지표를 구성하는 연구를 수행하였다.
  • 특히 초음파 수술기의 장점을 극대화 하기 위해서는 전기 에너지를 초음파 진동 에너지로 변환하는 압전소재의 특징을 파악하여야 한다. 에너지 변환 및 전달 과정에서 발생하는 에너지의 전기적 특성을 관찰하고 이를 보상함으로써 효율적인 에너지 컨트롤 시스템을 구축하여 에너지를 전달하고자 하는 조직에 따른 소모 에너지 관계를 밝혀내어 조직에 따른 효율적인 에너지 제어를 할 수 있는 시스템 개발을 목표로 하였다[7].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
진동자는 언제부터 사용되기 시작하였나? 이런 초음파 수술기의 진동에너지를 만들어 내는 핵심 역할을 하고 있는 부분이 진동자 이다. 진동자는 압전소자(piezoelectric ceramics)를 발견하면서 사용 되기 시작하였다. 압전소자란 전기에너지를 기계에너지로, 또는 반대로 기계에너지를 전기에너지로 변환 시키는 기술로서, 통신기기분야, 의료기기분야, 센서기기분야, 전자기기분야, 군수분야 등 다양한 산업분야에 연관이 있다[2-5].
압전소자란 무엇인가? 진동자는 압전소자(piezoelectric ceramics)를 발견하면서 사용 되기 시작하였다. 압전소자란 전기에너지를 기계에너지로, 또는 반대로 기계에너지를 전기에너지로 변환 시키는 기술로서, 통신기기분야, 의료기기분야, 센서기기분야, 전자기기분야, 군수분야 등 다양한 산업분야에 연관이 있다[2-5].
압전소자를 주파수 대역 별로 세분화시킨 의료기기에는 무엇들이 있나? 1-200 Hz 저주파 대역(low frequency)을 사용하는 의료기기로는 전기자극치료(EST, electrical stimulation therapy), 기능적 전기자극치료(FES), 경피신경자극치료(TENS)등이 있으며 4 kHz 중주파 대역(middle frequency)을 사용하는 의료기기로는 간섭전류치료(ICT), 러시아전류치료(Russian technique)등이 있으며 50-60 kHz 초음파 대역(ultrasonic)을 사용하는 의료기기로는 본 실험에서 사용한 그림 1과 같은 초음파 수술기(ultrasonic surgical knife)가 있으며 500-600 kHz 고주파 대역(high frequency)을 쓰는 의료기기로는 전기수술(electro surgical knife) 및 심부투열치료(medical diathermy)가 있다[6].
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참고문헌 (21)

  1. C.C. Chung, J.P. Ha, Y.P. Ta, W.W. Tsang, M.K. Li. "Double-blind, randomized trialcomparing Harmonic Scalpel hemorrhoidectomy, bipolar scissors hemorrhoidectomy, and scissors excision: ligation technique." Diseases of the colon and rectum, vol. 45, pp. 789, 2002. 

  2. J.H. Jo, Y.H. Jung, Y.J. Lee, J.H. Beak, J.I. Hong, "Thema: Piezoelectric Ceramic; Development trend of the piezoelectric ceramic material", The Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers, vol. 25, pp. 10, 2012. 

  3. D. C. Lee, "Development trend of the ultrasonic electric motor by piezoelectric ceramics", The Korea Institute of Electrical Engineers, vol. 46, pp. 23, 1997. 

  4. G.M. Lee, "Technical Description: Development trend with the introduction of the piezoelectric ceramic oscillator.", Journal of KIEEME vol. 10, pp. 172, 1997. 

  5. S. Dong, "Research Trends of Lead-Free Piezoelectric ceramic material", Journal of the Korean Ceramic Society, vol. 8, pp. 14, 2005. 

  6. J.E. Fox, T.N. Sharp, Practical Electrotherapy: A Guide to Safe Application, Churchill Livingstone Elsevier, 2007. 

  7. H.R. Kim, S.C. Kim, T.Y. Kim, K.G. Kim, Y.W. Kim, "Impedance analyzer development and energy control system research for surgical ultrasonic cutter's improvement," Journal of the Korea Society of Imageing Informatics in Medicine vol. 18, no. 69 pp. 12, 2012. 

  8. C.N. Jin, J.C. Park, Y.S. Kwon, "Electric Properties of LB Films using Impedance Analysis of Quartz Crystal," The Korean Instiute of Electirical Engineers, vol. 48, pp. 503, 1999. 

  9. J.O. Cha, J.S. Ahn, K.B. Lee, "Ferroelectric, Leakage Current Properties of $BiFeO_3/Pb(Zr_{0.52}Ti_{0.48})O_3$ Multilayer Thin Films Prepared by Chemical Solution Deposition", Journal of The Korean Vacuum Society, vol. 19, pp. 52, 2010. 

  10. S. Deshpande, H. Potdar, M. Patil, V. Deshpande, Y. Khollam, "Dielectric Properties of BaTiO3 Ceramics Prepared from Powders with Bimodal Distribution," Journal of Industrial and Engineering Chemistry , vol. 12, pp. 584, 2006. 

  11. G. Haertling, R. Buchanan, "Ceramic materials for electronics," Buchanan, New York, 1991, pp. 12. 

  12. K.W. Lee, "Technology and market trends of the present and future of the piezoelectric ceramics", Journal of the Korean Ceramic Society, vol. 8, pp. 33, 2005. 

  13. J.S. Park, J.J. Park, S.R. Lee, S.M. Chang, J.M. Kim, "The Chacteristics of Resonant Resistance Change of the Piezoelectric Quartz Crystal Depending on the Polymer Polarity," Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry vol. 18, pp. 71, 2007. 

  14. J.S. Park, S.W. Lee, "Design and Piezoelectric properties of 2-2 piezocomposite Ultrasonic Transducers by means of the Finite Element Methode," The Institute of Electronics Enginneers of Korea vol. 48, 2011. 

  15. J.S. Park, J.J. Park, S.R. Lee, S.M. Chang, J.M. Kim, "The Chacteristics of Resonant Resistance Change of the Piezoelectric Quartz Crystal Depending on the Polymer Polarity," The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry vol. 18, pp. 71, 2007. 

  16. T. Morita, "Piezoelectric Materials Synthesized by the Hydrothermal Method and Their Applications," Materials, vol. 3, no. 52, pp. 36, 2010. 

  17. D. Robertson, G. Hayward, A. Gachagan, V. Murray, "Comparison of the frequency and physical nature of the lowest order parasitic mode in single crystal and ceramic 2-2 and 1-3 piezoelectric composite transducers," Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, IEEE Transactions on, vol. 53, no. 15, pp. 03, 2006. 

  18. S.H. Lee, S.P. Nam, S.G. Lee, Y.H. Lee, "Piezoelectric and Dielectric Properties of NKN-(1-x)BNT-xBT Ceramics," Journal of KIEEME, vol. 23, pp. 771, 2010. 

  19. A. Turo et al., "Ultra-low noise front-end electronics for aircoupled ultrasonic non-destructive evaluation," Ndt & E International vol. 36, pp. 93, 2003. 

  20. Y. Xu, X. Yuhuan, "Ferroelectric materials and their applications," North-Holland Amsterdam ets, 1991. 

  21. Y. Yanez, M. Garcia-Hernandez, J. Salazar, A. Turo, J. Chavez, "Designing amplifiers with very low output noise for high impedance piezoelectric transducers," NDT & E International, vol. 38, pp. 491, 2005. 

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