脑组织力学特性与取材器械研究

发布时间：2017-04-25 10:01

  本文关键词：脑组织力学特性与取材器械研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：取材是病理研究和法医学鉴定的初始阶段，取材样本质量的好坏程度严重干扰着组织病理切片的制作质量和鉴定结果的准确度，同时取材样本厚度的均匀与否也严重影响着法医鉴定的工作效率和病理问题的描述。然而通过调查研究和查新表明，目前世界上的法医和医学工作者在对人体组织进行取材作业时都采用厨房器具进行手工切割。随着医疗纠纷的不断上升，以及对尸检鉴定结果的要求越来越高，对专用组织器官取材器械的需求也将越来越大。因此，开展对人体组织取材技术和取材器械的研究，将会对查明死者的死因提供了更加科学的手段，也将会为医学司法鉴定提供了更加有力的科学证据。 为此，本文从生物力学试验、有限元仿真分析和取材器械方案设计三个主要方面对脑组织的力学特性和取材器械进了研究，确保所设计出的取材器械能够有效提高脑组织的取材切片质量，能够保证切割出的切片厚度均匀一致，从而为公安部门有关人员及医学工作者提供技术上的帮助。主要研究内容和结果如下： 首先，分析了人体脑组织结构特征和影响脑组织力学性能的两种纤维成分。确定了增加脑组织刚度的方法，对比分析了脑组织的固定试剂及福尔马林试剂固定原理，论述了提高取材切片质量的5种方法。 然后，设计出试验所需夹具并对脑组织进行一系列的生物力学试验（包括滞后试验、拉伸强度极限试验、应力松弛和剪切强度试验）。试验对比研究了有大脑沟回破裂和无大脑沟回破裂的多种载荷-位移曲线的差异及各自特点，分析了拉伸强度试验中试样和夹具发生脱离的识别方法。拟合了应力-应变关系函数，构建了应力松弛函数，计算出拉伸强度、剪切强度和弹性模量数值的范围，发现了脑组织的胶原纤维比弹性纤维所占的比例要高。 其次，对脑组织的切割原理以及实际切割时的切割力和能量进行了详细的论述，利用拉伸试验数据确定了Mooney-Rivlin材料模型的两个常数，结合有限元法和试验设计对脑组织进行了切割动力学仿真分析，仿真结果发现刀片厚度对脑组织的应变效果影响显著，通过回归分析得出应变回归函数并对三个主要切割参数进行了优化。 最后，阐述了切割器械设计的总体原则，利用机械设计软件对取材器械及其主要机构进行了方案分析及设计。 本文的研究成果一方面有助于理解脑组织的静力学特性和切割动力学特性，另一方面可以避免实际取材时集中应力的产生，彻底解决了取材厚度不均匀一致的问题，同时也能够对取材位置进行准确地描述。
【关键词】：脑组织切割 生物力学试验 有限元仿真 取材器械
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：D919.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-25
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 生物脑组织力学特性的研究状况12-16
• 1.3 生物脑组织切片器械概述16-17
• 1.4 脑组织的特征与固定方法17-23
• 1.4.1 人体脑部的解剖结构18-19
• 1.4.2 脑组织成分力学特性19-20
• 1.4.3 生物软组织的固定方法20-22
• 1.4.4 提高取材切片质量的措施22-23
• 1.5 论文主要研究内容及架构23-25
• 第2章 脑组织力学特性试验25-43
• 2.1 试验设备和夹具25-28
• 2.1.1 试验设备25-26
• 2.1.2 试验夹具设计26-28
• 2.2 试样制备28-29
• 2.3 试验过程29-30
• 2.3.1 单向拉伸试验29-30
• 2.3.2 双面剪切试验30
• 2.4 数据整理和分析30-41
• 2.4.1 应力—应变特性31-33
• 2.4.2 拉伸极限特性33-36
• 2.4.3 应力松弛特性36-39
• 2.4.4 剪切特性39-41
• 2.5 本章小结41-43
• 第3章 脑组织材料切割原理与仿真分析43-69
• 3.1 脑组织材料的切割原理43-50
• 3.1.1 切刀与切割原理43-46
• 3.1.2 切割过程受力分析46-48
• 3.1.3 切割过程能量分析48-50
• 3.2 脑组织材料的基本假设50-51
• 3.3 脑组织的本构模型及材料参数51-54
• 3.3.1 Mooney Rivlin模型51-52
• 3.3.2 确定材料常数的数值原理52-54
• 3.4 基于有限元法和试验设计的脑组织仿真分析54-68
• 3.4.1 有限元方法及软件概述54-57
• 3.4.2 三维切割模型的建立57-58
• 3.4.3 脑组织切割动力学仿真58-60
• 3.4.4 切割试验设计60-68
• 3.5 本章小结68-69
• 第4章 脑组织取材器械方案设计69-89
• 4.1 切割器械设计的总体原则69-70
• 4.2 系统结构组成及工作原理70-72
• 4.2.1 切片机整体结构70-71
• 4.2.2 切片机工作原理71-72
• 4.3 切割器械主要机构的设计72-88
• 4.3.1 往复运动机构72-74
• 4.3.2 等移距机构74-76
• 4.3.3 切割机构76-81
• 4.3.4 纵向移动机构81-88
• 4.4 本章小结88-89
• 第5章 结论与展望89-91
• 5.1 结论89
• 5.2 展望89-91
• 参考文献91-95
• 致谢95

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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  本文关键词：脑组织力学特性与取材器械研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：326078