THE ANALYSIS PECULIARITIES OF HIGH FREQUENCY CURRENT DISTRIBUTION IN AXIS SYMMETRIC ELECTRODES FOR ELECTROSURGICAL INSTRUMENTS

V. M. Sydorets, A. G. Dubko

Abstract


In the environment of mathematical package Matlab, using finite difference method, the analysis of the electric field intensity distribution and the high frequency current density in the electrodes of electrosurgical instruments was performed. Two-dimensional elliptic problem, with boundary conditions of the first and second kind, which models the skin effect thickness in conductors with axis- symmetric-cross-section was solved. The mathematical model clearly shows that almost no high-frequency current flows inside the electrode. The mathematical model can be used for conductors with different conductivity in a wide frequency range. The increase of the electrode cross section area, which conducts current, is possible by increasing the overall length of the electrode outer perimeter by changing its cross section shape thanks to the electrode parts be removed

Keywords


high-frequency current; electrosurgical tools; electrodes; skin effect; Matlab; method of finite differences

References


Карпухин В. А. Исследование термоэлектрических характеристик артериол при биполярной электрокоагуляции / В. А. Карпухин, З. А. Сидорова, О. А. Макарян // 13-я НТК «Медикотехнические технологии на страже здоровья» (Медтех -2011): сб. тр. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2011. –С. 149–151.

Dodde R. E. Monopolar electrosurgical thermal management for minimizing tissue damage / R. E. Dodde, J. S. Gee, J. D. Geiger, A. J. Shih// IEEE Transactions on Biomedical Engineering. – 2012. – Vol. 59, Issue 1. – P. 167–173. doi: 10.1109/TBME.2011.2168956.

Белов С. В. Исследование принципов электрохирургических воздействий и разработка научных основ проектирования аппаратов и устройств для высокочастотной электрохирургии /С. В. Белов, автореф. дис. … докт. техн. наук. // – М. : – 2004. – 53 с.

Kuroda Y. Electrical-thermal-structural coupling simulation for electrosurgery simulators / Y. Kuroda, S. Tanaka, M. Imura, O. Oshiro // 2011 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBC. IEEEPubl. – 2011. – P. 322–325. doi: 10.1109/IEMBS.2011.6090084.

Патон Б. Е. Электрическая сварка мягких тканей в хирургии / Б. Е. Патон // Автоматическая сварка. – 2004. – № 9. – С. 7–11.

Лебедев А. В. Особенности применения теории контактной сварки металлов к сварке живых тканей / А. В. Лебедев, А. Г. Дубко // Технічна електродинаміка. – 2012. – Вип. 2. – С. 187–192.

Уманец Н. Н. Ультраструктурные изменения сосудистой оболочки и сетчатки глаза кролика непосредственно после воздействия различных режимов высокочастотной электросварки биологических тканей / Н. Н. Уманец, В. А. Науменко, Н. Е. Думброва, Н. И. Молчанюк, Р. Э. Назаретян // Журнал НАМН Украины. – 2014. – Т. 20, № 3. – С. 359–364.

Ландау Л. Д. Теоретическая физика. Том VIII. Электродинамика сплошных сред / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц // – М. : Наука.– 1982. – 623 с.

Kosek M. Skin effect in massive conductors at technical frequencies / M. Kosek, M. Truhlar, A. Richter // PRZEGLAЫD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN 0033-2097, R. 87 Issue 5. – 2011. – P. 179–185.

Tungjitkusolmun S. Finite Element Analyses for a Study of Hepatic Cancer Tissue Destruction using Monopolar and Bipolar Radio-Frequency Ablation / S.Tungjitkusolmun// INTERNATIONAL JOURNAL OF APPLIED BIOMEDICAL ENGINEERING Vol. 2, Issue 1. – 2009. – P. 33–38.

Suarez A. G. Mathematical modeling of epicardial RF ablation of atrial tissue with overlying epicardial fat / A. G. Suarez, F. Hornero, E. J. Berjano // The Open Biomedical Engineering Journal. – 2010. – Vol. 4, Issue 1. – P. 47–55. doi: 10.2174/1874120701004010047.

Morton K. W. Numerical Solution of Partial Differential Equations /K. W. Morton, D. Mayers. // Cambridge University Press. SecondEdition. – 2005. – 279 p.

Каханер Д. Численные методы и программное обеспечение /Д. Каханер, К. Моулер, С. Неш.// – М. : Мир. – 1998. – 575 с.

Сидорець В. М. Розподіл струму в електродах електрохірургічних інструментів при зварюванні біологічних тканин / В. М. Сидорець, А. Г. Дубко // Восточно-Европейский журнал передових технологий. – 2015. – № 3. – С. 24–28. doi:10.15587/1729-4061.2015.43372.

Sydorets V. Mathematical Modelingof the Current Density Distribution in a High-Frequency Electrosurgery / V. Sydorets, A. Lebedev, А. Dubko // 16th International Conference on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE), Lviv, Ukraine. – 2015. – P. 215–217. doi: 10.1109/CPEE.2015.7333379.


GOST Style Citations






DOI: https://doi.org/10.15588/1607-6761-2015-2-6

Article Metrics

Metrics Loading ...

Metrics powered by PLOS ALM

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Copyright (c) 2017 V. M. Sydorets, A. G. Dubko

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Address of the journal editorial office:

Editorial office of the the science journal "Electrical Engineering and Power Engineering" ("Electrotechnics and Electroenergetics")

Zaporozhye National Technical University, 

 Zhukovskiy street, 64, Zaporizhzhya, 69063, Ukraine. 

Telephone: +38-061-769-82-96 – the Editing and Publishing Department.

E-mail: rvv@zntu.edu.ua


Reference to the journal is obligatory in the cases of complete or partial use of its materials.