腹腔镜手术悬吊系统的设计与仿真分析

目的 基于现有的气腹装置,在低气压的前提下,设计一款用于微创手术的新型悬吊系统,以暴露更多手术视野,便于手术顺利进行。方法 利用Solidworks软件完成悬吊系统的结构设计,并基于有限元仿真分析技术,研究医用不锈钢、钛合金Ti6Al4V、钛合金Ti6Al7Nb和纯钛4种不同夹子制作材料以及尼龙（polyamide 6,PA6）、涤纶、聚丙烯（polypropylene,PP）3种不同中间平面结构制作材料对悬吊系统使用性能的影响。结果 4种不同材料的夹子在夹持组织过程中,组织的形变量均较低,不会出现所夹持组织从夹子中滑脱的现象。就应力而言,选用医用不锈钢材料时,夹子及其夹持组织的应力均最低;对于中间平面结构的制作材料而言,当选取涤纶材料时,在悬吊系统工作过程中,中间平面结构会在外载荷作用下发生破坏;当选用PP材料时,中间平面结构会发生永久变形,且形变量最高,不利于临床手术的进行。结论 选择医用不锈钢作为夹子的制作材料为最佳。不宜选择涤纶作为中间平面结构的制作材料,选择PA6作为中间平面结构的制作材料为最优。     

肿瘤射频消融针材料设计与温度场仿真分析EI北大核心CSCD

为解决肿瘤射频消融针一次性消融范围小以及电极周围组织易发生烧焦炭化的问题,本文基于多物理场耦合分析软件COMSOL,研究针体材料、子针个数和子针弯曲角度对射频消融电极针消融效果的影响规律。研究结果表明,相较于钛合金和不锈钢,镍钛合金具有更好的射频能量传导效率,是电极针的最佳制作材料;子针个数对平均坏死深度和最大坏死直径均有较大影响,相同条件下,子针个数越多,凝固坏死区域体积越大;子针的弯曲角度对凝固坏死区域的最大直径影响较大,对平均坏死深度的影响较小。在其它条件均相同的情况下,消融形成的凝固坏死区域随子针弯曲角度的增加而增大。对于本文分析的60°、90°和120°三种子针弯曲角度而言,120°的弯曲角度可获得最大的凝固坏死区域。综合而言,镍钛合金120°弯曲8子针的设计最优,射频消融坏死区域的平均深度为32.40 mm,最大坏死直径为52.65 mm。上述优化设计参数可为肿瘤射频消融针的结构与材料设计提供指导。     

靶向药物洗脱支架压握过程的力学性能

目的 研究两种不同结构的药物洗脱支架（drug eluting stent, DES）压握过程的力学性能,以期对DES结构设计提供科学的指导。方法 采用Solidworks软件分别建立支架外表面没有刻槽的传统DES（I型支架）以及支架外表面有刻槽的靶向DES（II型支架）;通过ABAQUS有限元分析软件,对两种支架压握过程中的径向紧缩反弹比、轴向紧缩反弹比、压握不均匀性、残余应力分布等重要的力学性能指标进行分析。结果 同一紧缩外径条件下,两种支架径向紧缩反弹比、轴向紧缩反弹比以及压握不均匀性指数的差值分别在0.07%~0.12%、0.016%~0.033%、0.013%~0.048%之间,II型支架支撑体上存在面积更大的低应力区域。结论 相比传统DES支架,靶向DES支架在减少载药量的同时,力学性能并未降低,对心血管狭窄等疾病的治疗具有较好的临床应用前景。     

医用电子设备报警系统的研究

带有报警系统装置的医用电子设备在各大医院中得到越来越广泛的应用。通过与国际标准的比较,指出我国现行医用电子设备报警系统标准的不足,以及由其导致的相关问题,从而对医用电子设备中报警系统的安全要求提出更合理的建议,并为其制造和应用提供一定的指导。     

平衡功能障碍康复训练装置的有限元分析

背景：为了对平衡功能障碍患者进行有效的康复训练,课题组自行设计了一款康复训练装置。 目的：对自行设计的平衡功能障碍康复训练装置进行强度和刚度分析。 方法：利用有限元分析软件ANSYS的工作界面Workbench对康复训练装置进行了强度和刚度分析。分别模拟临床上平衡功能障碍康复训练时的5种不同工作状况,在相同约束条件下分别施加装置自重载荷和患者体质量载荷,得出在不同工况下的应力分布和变形大小。 结果与结论：5种工况下,应力集中与变形突出的区域大致相同,其数值与角度成正相关关系且最大等效应力值均小于所用材料的屈服强度,说明该康复训练装置的强度满足设计要求,能够承受所加的负载;从最大应力值和变形来看,该装置的设计趋于保守,可通过结构优化减轻整体装置的质量;对于复杂模型,ANSYS最新工作界面Workbench比Classic界面效率更高。     

小儿心肌保护液灌注装置的研制

心肌保护在心脏外科手术中具有重要的作用,良好的心肌保护液灌注装置在灌注过程中承担灌注和冷却的功能,为手术中的心肌保护和术后恢复提供保障,是心外科手术成功的强大助力。针对现有的心肌保护液灌注装置所存在的问题,并基于临床需求,设计了一款新型小儿心肌保护液灌注装置,制备了样品。经系列性能测试结果表明,所研制的小儿心肌保护液灌注装置,在物理性能、化学性能以及生物性能等方面,均满足行业标准的要求。     

形状记忆聚合物特性及在生物医学领域应用中的优势

背景：形状记忆聚合物是一类新型功能材料,在生物医疗领域的潜在应用前景逐步受到人们的重视。目的：综述形状记忆聚合物的特性及其应用现状。方法：通过SpringerLink数据库、中国期刊全文数据库等检索数据库搜索近年来有关形状记忆聚合物的研究内容。结果与结论：形状记忆聚合物是一种新型的智能材料,与形状记忆合金及形状记忆陶瓷相比,它具有密度低、质量轻、成本低、形状回复率高、形状记忆温度易于调节、易于着色、形变量大、赋形容易且易于在预定温度下被激发等优点。特别是形状记忆聚氨酯,具有结构-性能易于控制、形状记忆温度选择范围宽（-30-70℃）、生物相容性良好等优点,因而在生物医学领域具有广阔的应用前景。但目前已开发的形状记忆聚合物普遍综合性能不够理想,如聚降冰片烯虽然形变回复力大、形变速度快、回复精度高,但形状回复温度可调节范围小,相对分子质量太大,分子链较长,成型加工较为困难等。另外,多数形状记忆聚合物形状回复力小,回复速度较慢,回复精度低,重复记忆效果不够理想,机械强度和化学耐久性还不够好。因此,利用分子设计和材料改性技术优化其形状记忆功能,努力提高其综合性能,是今后形状记忆聚合物研究和发展的关键。     

碳纤维复合材料特性及在假肢领域的应用

假肢的质量对下肢截肢患者运动所消耗的能量有直接的影响,因此,在实际为患者装配选择假肢零部件时,应在充分考虑满足患者要求功能的前提下,尽可能选择质量轻的下肢配件.基于上述原因,一些强度高、质量轻的材料,如钛合金、超轻铝合金、碳纤维复合材料等,在设计与制造下肢假肢零部件时被广泛使用,使现代假肢功能更完善、质量更轻.其中,与前两种材料相比,碳纤维复合材料在假肢领域的开发和应用相对较晚.文章对碳纤维复合材料的特性进行综述,并重点介绍了近10年来碳纤维复合材料在下肢假肢领域中的应用,包括碳纤维假脚、踝关节、膝关节以及接受腔等.最后,对中国假肢领域需进一步研究的问题进行了初步探讨.     

微创肝门阻断夹持器腹腔镜专用手术钳设计

目的 设计一种新型微创肝门阻断夹持器腹腔镜专用手术钳。方法 基于医用不锈钢腹腔镜手术钳模型，利用三维建模软件（Solidworks）完成手术钳结构设计，基于力矩平衡方程及静力平衡方程对钳口的受力状态进行分析，并基于有限元分析软件（Ansys），对手术钳关键部件的受力状态开展研究。结果 影响手术钳力学性能的因素有4个，分别是钳口与中心线的夹角θ、夹持面与转动点移动方向之间的夹角β、钳口受力点与转动点之间的距离l、最大位移点与转动点之间的距离l0。在进行手术钳设计时应尽量减小β角，同时尽可能增加l0与l的比值。钳头部位不可设计的过长，否则会影响夹持效果。在进行手术钳设计时需将手柄和驱动杆固定，从而使其可以同时达到最大位移。在对手柄施加一定位移载荷时，钳口闭合后手柄的最大应力为1.79 MPa，钳口处的最大应力为3.07 MPa，上述应力值均低于其制作材料的许用强度。结论 所设计的新型肝门阻断夹持器腹腔镜专用手术钳强度满足要求，不会发生破坏现象。     

平衡功能障碍康复训练装置的有限元分析

背景:为了对平衡功能障碍患者进行有效的康复训练,课题组自行设计了一款康复训练装置。目的:对自行设计的平衡功能障碍康复训练装置进行强度和刚度分析。方法:利用有限元分析软件ANSYS的工作界面Workbench对康复训练装置进行了强度和刚度分析。分别模拟临床上平衡功能障碍康复训练时的5种不同工作状况,在相同约束条件下分别施加装置自重载荷和患者体质量载荷,得出在不同工况下的应力分布和变形大小。结果与结论:5种工况下,应力集中与变形突出的区域大致相同,其数值与角度成正相关关系且最大等效应力值均小于所用材料的屈服强度,说明该康复训练装置的强度满足设计要求,能够承受所加的负载;从最大应力值和变形来看,该装置的设计趋于保守,可通过结构优化减轻整体装置的质量;对于复杂模型,ANSYS最新工作界面Workbench比Classic界面效率更高。