Медицинская Техника / Медицинская техника №3, 2025 / с. 40-43

Оценка погрешности конечно-элементного расчета ультразвуковой колебательной системы для обработки вен нижних конечностей

А.С. Борде, Д.Ю. Соколова, Е.С. Ли, И.Е. Полудкин, Н.В. Беликов, А.В. Самородов, С.И. Щукин, Д.А. Соловьев

Аннотация

Разработка ультразвуковых колебательных систем для сосудистой хирургии связана с рядом технологических трудностей. В рассматриваемой работе проведено сравнение результатов конечно-элементного моделирования ультразвуковой колебательной системы для обработки подкожных вен нижних конечностей, выполненного в «ANSYS» и «COMSOL Multiphysics», с изготовленным макетом системы. Показано, что погрешность моделирования не превышает 3 % при определении резонансной частоты, однако может достигать 43 % для амплитуды колебаний. Точность определения выходных характеристик в «COMSOL Multiphysics» была выше, чем в «ANSYS».

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Анна Сергеевна Борде, канд. техн. наук, ст. преподаватель,

Диана Юрьевна Соколова, аспирант,

Екатерина Сентхеевна Ли, студентка,

Илья Евгеньевич Полудкин, студент,

Никита Владимирович Беликов, канд. техн. наук, доцент,

Андрей Владимирович Самородов, канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой, кафедра «Биомедицинские технические системы»,

Сергей Игоревич Щукин, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой, кафедра «Медико-технические информационные технологии»,

Дмитрий Александрович Соловьев, ассистент, кафедра «Технологии приборостроения», ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана», г. Москва,

e-mail: borde@bmstu.ru

Список литературы

1. Gloviczki P., Comerota A.J., Dalsing M.C., Eklof B.G., Gillespie D.L., Gloviczki M.L., Lohr J.M., McLafferty R.B., Meissner M.H., Murad M.H., Padberg F.T., Pappas P.J., Passman M.A., Raffetto J.D., Vasquez M.A., Wakefield T.W. The care of patients with varicose veins and associated chronic venous diseases: Clinical practice guidelines of the Society for Vascular Surgery and the American Venous Forum // J. Vasc. Surg. 2011. Vol. 53. № 5. PP. 2S-48S.

2. O’Daly B.J., Morris E., Gavin G.P., O’Byrne J.M., McGuinness G.B. High-power low-frequency ultrasound: A review of tissue dissection and ablation in medicine and surgery // Journal of Materials Processing Technology. 2008. Vol. 200. № 1-3. PP. 38-58.

3. Savrasov G.V., Al’kov S.V., Ershov Y.A. The development of ultrasound technologies in medicine // Biomedical Engineering. 2019. Vol. 53. № 3. PP. 211-216.

4. Borde A.S., Savrasov G.V., Belikov N.V., Khaydukova I., Borde B.I. Numerical modeling of the impact on the vascular wall during endovenous ultrasound treatment // Medical Engineering and Physics. 2022. Vol. 100. Art. 103745.

5. Callam M.J. Epidemiology of varicose veins // British Journal of Surgery. 1994. Vol. 81. № 2. PP. 167-173.

6. Gawas M., Bains A., Janghu S., Kamat P., Chawla P. A comprehensive review on varicose veins: Preventive measures and different treatments // Journal of the American Nutrition Association. 2022. Vol. 41. № 5. PP. 499-510.

7. Борде А.С., Беликов Н.В., Соколова Д.Ю. Экспериментальное исследование нагрева вены в процессе эндовенозной ультразвуковой облитерации in vitro // Политехнический молодежный журнал. 2021. № 9. С. 1-12.

8. Гавриленко А.В., Вахратьян П.Е., Аракелян А.Г. Оценка морфологических изменений венозной стенки в результате облитерации с применением низкочастотного внутрисосудистого ультразвука в животной модели // Амбулаторная хирургия. 2023. Т. 20. № 2. С. 160-169.

9. Chen S.S., Wright N.T., Humphrey J.D. Heat-induced changes in the mechanics of a collagenous tissue: Isothermal, isotonic shrinkage // J. Biomech. Eng. 1998. Vol. 120. № 3. PP. 382-383.

10. Jakobsen B.H. The value of different forms of treatment for varicose veins // Journal of British Surgery. 1979. Vol. 66. № 3. PP. 182-184.

11. Morrison N., Gibson K., Vaquez M., Weiss R., Jones A. Five- year extension study of patients from a randomized clinical trial (VeClose) comparing cyanoacrylate closure versus radiofrequency ablation for the treatment of incompetent great saphenous veins // Journal of Vascular Surgery: Venous and Lymphatic Disorders. 2020. Vol. 8. № 6. PP. 978-989.

12. Park I. Initial outcomes of endovenous laser ablation with 1 940 nm diode laser in the treatment of incompetent saphenous veins // Vascular. 2019. Vol. 27. № 1. PP. 27-32.

13. Setia A., Schmedt C., Beisswenger A., Dikic S., Demhasaj S., Setia O., Schmitz-Rixen T., Sroka R. Safety and efficacy of endovenous laser ablation (EVLA) using 1 940 nm and radial emitting fiber: 3-year results of a prospective, non-randomized study and comparison with 1 470 nm // Lasers in Surgery and Medicine. 2022. Vol. 54. № 4. PP. 511-522.

14. Whiteley M.S., Shiangoli I., Dos Santos S.J., Fernandez-Hart T.J., Holdstock J.M. Fifteen-year results of radiofrequency ablation, using VNUS closure, for the abolition of truncal venous reflux in patients with varicose veins // European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 2017. Vol. 54. № 3. PP. 357-362.

15. Roller M., Miller H.I., Laniado S., Rosenschein U. Coronary ultrasound angioplasty: An update of an expanding technology // Journal of Interventional Cardiology. 1995. Vol. 8. № 6. PP. 671-676.

16. Gouskov A.M., Grigoryev Y.V., Pyae P.A. Torsional waveguide modeling of an ultrasonic medical instrument // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1902. № 1. Art. 012009.

17. Volkov S.S., Nerovhiy V.M., Remizov A.L. Methods for increasing the productivity of polymer films ultrasonic welding // Welding International. 2021. Vol. 35. № 07-09. PP. 338-343.

18. Технические условия пьезоэлектрической продукции [электронный ресурс] / https://avrora-elma.ru/services/koltsa/336/ (дата обращения: 20.06.2024).

19. Rani M.R., Prakasan K., Rudramoorthy R. Studies on thermo- elastic heating of horns used in ultrasonic plastic welding // Ultrasonics. 2015. Vol. 55. PP. 123-132.

20. Квашнин С.Е. Научные основы проектирования ультразвуковых колебательных систем терапевтических и хирургических аппаратов / Дис. д-ра техн. наук; 05.11.17. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 340 с.