开窗腹腔镜夹钳—软组织界面夹持行为研究及数值模拟
发布时间：2021-10-20 22:08
鉴于微创夹持器械与软组织接触界面的交互作用机理尚不明确,进而影响微创夹持器械的优化设计,本文利用有限元软件ABAQUS模拟了开窗钳头与猪肝脏组织的接触过程,并在多功能摩擦磨损试验机（UMT-Ⅱ）上模拟微创手术中的组织夹持牵引操作,研究了钳头与猪肝脏组织间的摩擦学行为,分析了钳头-软组织摩擦接触机制,并基于钳头与组织间的夹持应力分布数值模拟结果,探讨了不同的腹腔镜开窗钳头与肝脏组织的相互作用行为及其夹持稳定性,为新型微创夹持器械的研发设计提供了相应的理论支持。主要的研究工作及结论如下:在ABAQUS中,建立了钳头-肝脏组织的有限元接触模型。通过有限元计算,分析了各个钳头与肝脏组织在接触过程中的应力分布状态,结果表明:在钳头的夹持过程中,载荷在钳头与肝脏组织之间是非均匀分配的,肝脏组织与钳头棱角接触的位置接触应力较大,越靠近两端转角的位置,接触应力越大,在转角位置处达到最大值;开窗钳头与无开窗钳头相比,在夹持组织的过程中,开窗边缘存在应力集中现象,相较于钳头边缘,开窗边缘的应力较小;各个钳头的最大法向接触应力均出现在钳头边缘转角处。实验测定了不同开窗钳头-软组织接触滑动过程中的摩擦特性,建...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 微创外科器械
1.1.1 微创外科手术介绍
1.1.2 微创手术夹持器械介绍
1.1.3 手术机器人系统
1.2 腹腔镜微创手术器械前端-软组织交互作用
1.2.1 腹腔镜微创手术操作中的器械前端-生物软组织接触行为
1.2.2 器械作用下的软组织力学响应
1.2.3 器械-软组织交互作用有限元模拟
1.2.4 新型微创夹持器械
1.3 选题意义及研究内容
1.3.1 选题意义
1.3.2 研究内容
第2章 实验材料与方法
2.1 简介
2.2 实验材料
2.2.1 肝脏组织
2.2.2 开窗钳头设计
2.3 实验设备
2.3.1 滑动实验设备
2.3.2 夹持实验设备
2.4 实验方法及数据分析
2.4.1 滑动实验方法及数据分析
2.4.2 活体兔肝脏夹持实验方法及数据分析
2.5 本章小结
第3章 开窗钳头与软组织接触数值模拟分析
3.1 简介
3.2 有限元法
3.2.1 有限元法基本原理与基本思想
3.2.2 有限元软件ABAQUS及其分析流程
3.3 钳头-肝脏组织实体模型的建立
3.4 钳头-肝脏组织有限元模型建立
3.4.1 模型简化
3.4.2 材料属性的定义、单元类型选取以及网格划分
3.4.3 定义接触对
3.5 力加载和边界条件
3.6 有限元分析结果
3.7 接触界面正应力分析
3.8 本章小结
第4章 开窗腹腔镜钳头夹持牵引肝脏组织的稳定性研究
4.1 实验简介
4.2 不同因素对开窗腹腔镜夹钳夹持稳定性的影响
4.2.1 牵引过程中的摩擦学行为
4.2.2 开窗类型对夹持稳定性的影响
4.2.3 开窗数量对夹持稳定性的影响
4.2.4 开窗钳头的接触系数对夹持稳定性的影响
4.3 活体兔肝脏夹持实验结果
4.4 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文以及参研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印在医疗器械领域的应用现状及展望[J]. 王安琪,冯晓明,杨昭鹏,王春仁. 中国医疗器械信息. 2014(08)
[2]单孔腹腔镜手术器械研究的最新进展[J]. 程小丽,宋成利. 中国组织工程研究与临床康复. 2011(25)
[3]达芬奇手术机器人系统介绍及应用进展[J]. 杜祥民,张永寿. 中国医学装备. 2011(05)
[4]国内首例经自然腔道内镜手术（NOTES）——经阴道内镜胆囊切除术[J]. 牛军,宋炜,刘恩宇,房向红,江四峰,孔祥健,陈瑞平,樊薇,牛卫博,彭程,林鹏飞,洪建国,徐克森,寿楠海. 中国现代普通外科进展. 2009(05)
[5]如何看待高新技术的引进和应用——从卫生部达芬奇手术机器人系统技术评估会引发的联想[J]. 杨国忠. 中国医疗设备. 2009(01)
[6]21世纪的微创外科与微创医学[J]. 曹月敏,王兰辉. 中国微创外科杂志. 2008(01)
[7]软组织的生物力学特性[J]. 曾衍钧,许传青,杨坚,徐小虎. 中国科学G辑:物理学、力学、天文学. 2003(01)
[8]微创观念与微创外科[J]. 姜洪池,代文杰. 中华外科杂志. 2002(01)
博士论文
[1]微创手术钳头界面评价方法研究[D]. 李伟正.中南大学 2014
硕士论文
[1]腹腔镜夹钳—软组织界面夹持行为研究[D]. 蔡承默.西南交通大学 2016
本文编号：3447672
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 微创外科器械
1.1.1 微创外科手术介绍
1.1.2 微创手术夹持器械介绍
1.1.3 手术机器人系统
1.2 腹腔镜微创手术器械前端-软组织交互作用
1.2.1 腹腔镜微创手术操作中的器械前端-生物软组织接触行为
1.2.2 器械作用下的软组织力学响应
1.2.3 器械-软组织交互作用有限元模拟
1.2.4 新型微创夹持器械
1.3 选题意义及研究内容
1.3.1 选题意义
1.3.2 研究内容
第2章 实验材料与方法
2.1 简介
2.2 实验材料
2.2.1 肝脏组织
2.2.2 开窗钳头设计
2.3 实验设备
2.3.1 滑动实验设备
2.3.2 夹持实验设备
2.4 实验方法及数据分析
2.4.1 滑动实验方法及数据分析
2.4.2 活体兔肝脏夹持实验方法及数据分析
2.5 本章小结
第3章 开窗钳头与软组织接触数值模拟分析
3.1 简介
3.2 有限元法
3.2.1 有限元法基本原理与基本思想
3.2.2 有限元软件ABAQUS及其分析流程
3.3 钳头-肝脏组织实体模型的建立
3.4 钳头-肝脏组织有限元模型建立
3.4.1 模型简化
3.4.2 材料属性的定义、单元类型选取以及网格划分
3.4.3 定义接触对
3.5 力加载和边界条件
3.6 有限元分析结果
3.7 接触界面正应力分析
3.8 本章小结
第4章 开窗腹腔镜钳头夹持牵引肝脏组织的稳定性研究
4.1 实验简介
4.2 不同因素对开窗腹腔镜夹钳夹持稳定性的影响
4.2.1 牵引过程中的摩擦学行为
4.2.2 开窗类型对夹持稳定性的影响
4.2.3 开窗数量对夹持稳定性的影响
4.2.4 开窗钳头的接触系数对夹持稳定性的影响
4.3 活体兔肝脏夹持实验结果
4.4 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文以及参研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印在医疗器械领域的应用现状及展望[J]. 王安琪,冯晓明,杨昭鹏,王春仁. 中国医疗器械信息. 2014(08)
[2]单孔腹腔镜手术器械研究的最新进展[J]. 程小丽,宋成利. 中国组织工程研究与临床康复. 2011(25)
[3]达芬奇手术机器人系统介绍及应用进展[J]. 杜祥民,张永寿. 中国医学装备. 2011(05)
[4]国内首例经自然腔道内镜手术（NOTES）——经阴道内镜胆囊切除术[J]. 牛军,宋炜,刘恩宇,房向红,江四峰,孔祥健,陈瑞平,樊薇,牛卫博,彭程,林鹏飞,洪建国,徐克森,寿楠海. 中国现代普通外科进展. 2009(05)
[5]如何看待高新技术的引进和应用——从卫生部达芬奇手术机器人系统技术评估会引发的联想[J]. 杨国忠. 中国医疗设备. 2009(01)
[6]21世纪的微创外科与微创医学[J]. 曹月敏,王兰辉. 中国微创外科杂志. 2008(01)
[7]软组织的生物力学特性[J]. 曾衍钧,许传青,杨坚,徐小虎. 中国科学G辑:物理学、力学、天文学. 2003(01)
[8]微创观念与微创外科[J]. 姜洪池,代文杰. 中华外科杂志. 2002(01)
博士论文
[1]微创手术钳头界面评价方法研究[D]. 李伟正.中南大学 2014
硕士论文
[1]腹腔镜夹钳—软组织界面夹持行为研究[D]. 蔡承默.西南交通大学 2016
本文编号：3447672
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