胆肠磁吻合器生物力学研究及其结构设计

发布时间：2017-07-19 04:21

  本文关键词：胆肠磁吻合器生物力学研究及其结构设计

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【摘要】：磁性压榨无缝线的吻合方式具有无损伤,可以在微创下进行,操作简单而受到广泛关注。就胆肠磁吻合而言,由于胆道组织狭窄限制了磁吻合器尺寸,使磁吻合器磁力往往达不到吻合效果;目前磁吻合器的设计和尺寸主要靠医师的经验估测,容易出现磁力大小不适使吻合失败。针对以上问题,本文研究了胆肠磁吻合过程中合适的吻合压榨力范围,设计并分析胆肠道磁吻合器的结构参数。研究了磁吻合器结构尺寸与磁力的关系,为临床选用不同结构的磁吻合器提供了力学依据。磁体结构参数影响磁力大小,通过实验测量和Ansoft软件分析,得出两个相同圆柱形磁体尺寸与磁力关系:同时增加两个磁体的直径,会显著增大磁力,最小增幅为30.5%,最大增幅为50.2%;同时增加两个磁体的高度,磁力增加不显著,最大增幅为8.7%。不同直径相同高度的两个磁体之间的尺寸与磁力关系:保持一个磁体直径不变,增大另一个磁体直径,则两磁体间的磁力随磁体间隙的衰减,随着磁体直径的增大而减小。针对胆肠吻合,设计了一种带树脂外壳的磁吻合器结构,并对其结构进行了改进。通过对正常胆道组织进行拉伸状态下的力学特性的测定,得到胆道组织的弹性模量为0.445MPa。并在Ansys workbench中建立胆肠组织的简化模型,并以不同大小的压应力压榨胆肠模型,分析在不同压应力下胆肠吻合口处模型受到的应力及形变情况。对胆肠磁压榨吻合过程中的吻合口处组织生物学特性进行了研究,探索了合适的压榨应力范围。通过实验设计不同磁应力压榨胆肠组织形成胆肠吻合,HEMasson染色观察结果和爆破压测试结果表明:胆肠磁压榨合适的吻合应力范围为0.2MPa-0.3MPa,吻合口的合适的压力为4N-8N之间,在此压榨应力和压力范围内,组织坏死速度与吻合口周围组织愈合速度相匹配,磁力越大,磁体脱离吻合口的速度越快。
【关键词】：胆肠吻合 磁性吻合器 结构设计 压榨力
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 研究背景与选题意义9-10
• 1.2 磁性压榨吻合研究现状10-17
• 1.2.1 概论10-11
• 1.2.2 磁吻合器在消化道重建中的应用11-14
• 1.2.3 磁吻合器在血管吻合中的应用14-15
• 1.2.4 磁体在外科手术中的其他应用15
• 1.2.5 磁吻合器材料发展概况15-16
• 1.2.6 胆肠磁压榨吻合存在的问题16-17
• 1.3 论文研究内容17-21
• 1.3.1 总体研究方案与技术路线17-18
• 1.3.2 主要研究内容18-21
• 2 磁体的力学性能研究21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 钕铁硼永磁体之间磁力实验研究21-29
• 2.2.1 实验方案与磁体制备21-22
• 2.2.2 实验方法22-24
• 2.2.3 实验结果24-29
• 2.3 采用有限元软件Ansoft对磁体磁力进行分析29-33
• 2.3.1 有限元模型建立与材料设置29-30
• 2.3.2 有限元模型划分网格与求解30-31
• 2.3.3 修正参数后的模型求解31-33
• 2.4 小结33-35
• 3 磁吻合器的结构设计及仿真35-46
• 3.1 引言35
• 3.2 胆肠磁吻合器的设计35-40
• 3.2.1 胆肠磁吻合器的设计要求35-37
• 3.2.2 胆肠道磁吻合器设计37-40
• 3.2.3 磁压榨胆道外壳的结构改进40
• 3.3 胆道组织材料特性的测定实验40-42
• 3.3.1 实验方案与材料40-41
• 3.3.2 实验方法41
• 3.3.3 实验结果41-42
• 3.4 胆肠组织在不同应力下的仿真分析42-45
• 3.4.1 有限元分析模型的建立42-43
• 3.4.2 参数设置与加载条件设置43-44
• 3.4.3 应力仿真结果与分析44-45
• 3.5 小结45-46
• 4 胆肠磁压榨组织生物学特性研究46-62
• 4.1 引言46
• 4.2 实验材料及方法46-53
• 4.2.1 实验仪器与试剂46-47
• 4.2.2 实验方案与磁体准备47-48
• 4.2.3 实验步骤48-50
• 4.2.4 术后造影观察50-52
• 4.2.5 吻合口标本采集及观察52-53
• 4.2.6 爆破压测试53
• 4.3 实验结果53-59
• 4.3.1 吻合口标本观察53-58
• 4.3.2 爆破压测试58-59
• 4.4 讨论与小结59-62
• 4.4.1 讨论59-61
• 4.4.2 小结61-62
• 5.结论与展望62-65
• 5.1 结论62
• 5.2 展望62-65
• 参考文献65-69
• 攻读学位期间研究成果69-71
• 致谢71

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本文编号：561219