内窥镜绕管—食道黏膜组织界面摩擦行为研究

发布时间：2020-04-16 21:44

【摘要】：在经自然腔道内镜手术(NOTES)或内窥镜检查入路过程中,由于自然腔道并非笔直,内窥镜的退镜、倒镜甚至旋转等操作将使内窥镜导管与食道组织界面产生挤压、拉伸及摩擦现象,从而易造成食道黏膜组织的损伤。然而,内窥镜与自然腔道组织的摩擦特性研究鲜有报道。本文通过模拟NOTES手术或内窥镜检查操作过程,研究了不同内窥镜入路工况下,绕管与食道黏膜组织间的交互作用及摩擦行为。开展的主要工作和相关结论如下:1.模拟食道环境,研究了食道黏膜组织表面不同润滑介质对内窥镜绕管润湿性及粘附特性的影响。结果表明:表面能较低的液体可以润湿疏水性表面;润滑介质表面自由能越小,润湿性越好,其粘附功也越小。2.模拟内窥镜对食道表面的挤压拉伸现象,测试了食道黏膜组织轴向和径向上的拉伸性能和中间部位食道组织的压缩性能。结果表明:由于黏膜表面上皮组织沿径向呈褶皱状排列,组织在径向上有较大的阔张量,导致食道黏膜组织的轴向拉伸应力大于径向;由于黏膜组织的粘弹性,其拉伸应力和压缩应力均随速度的增加而增加,且应力增加速率应力增加速率(Vstress)大于应变增加速度(Vstrain)。3.模拟内窥镜入路过程,研究了不同法向加载、滑动速度和润滑介质(盐酸利多卡因、人工唾液、人工胃液和生理盐水)作用下的绕管-食道黏膜组织界面间的摩擦行为。结果表明:a.由于载荷增加,导致了平均接触应力(P)增加,从而使粘着摩擦系数(μadh)降低;而食道黏膜组织的变形滞后特性导致了其形变摩擦系数(μdef)随法向载荷的增加而减小。因此绕管-食道黏膜组织界面的总摩擦系数(μμ)随法向载荷增加而减小。b.由于其界面属于流体润滑,形变摩擦系数(μdef)随滑动速度的增加而增加;速度的增大导致黏膜组织的形变增加,从而引起接触面增加,其粘着摩擦系数也相应增加(μadh)。因此绕管-食道黏膜组织界面总摩擦系数(μ)随滑动速度增加而增加。c.四种润滑介质的摩擦系数、摩擦力和能量损耗的大小关系均为:利多卡因人工唾液生理盐水人工胃液,这主要与润滑介质的润湿性和粘附功有关。润湿性好及表面自由能低的润滑介质拥有较好的润滑特性和较低的黏附功,能有效降低界面的粘着摩擦系数(μadh)和形变摩擦系数(μdef),从而有效降低了绕管-食道黏膜组织界面间的总摩擦系数(μ)。
【图文】：

西南交通大学硕士研究生学位论文 器和数据采集卡将记录摩擦力和摩擦系数变化情况量、接触面积、肠道形貌与摩擦特性之间的关系[27]法通常采用 ABAQUS 或 ANSYS 等有限元分析软件生物力学角度出发，将消化道和内窥镜简化为二维具有粘弹性的可变形管道，内窥镜设定为光滑的刚端固定，如图 1-3 所示，，刚体以一定速度在消化道化道应力分布之间的关系[28,29]。

该实验方案主要用于研究滑块的几何形状、尺寸大小和滑动速度对消化道表面摩擦特性的影响[26]。图1-2 为离体开式滑动实验原理图，它与管内实验的不同之处在于消化道需要沿轴向切开并平铺在专用工作台上，然后采用被标定的滑块在其黏膜层表面滑动，使
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R197.39

【参考文献】

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本文编号：2630064