内镜柔性器械腱鞘传动模型及实验研究

目的 建立内镜柔性器械腱鞘系统的推力传动模型，研究影响传动效率的关键因素。方法 建立腱鞘系统在器械推送作用下力和位移的传动模型并进行仿真计算；搭建腱鞘系统传动测试的实验平台以验证模型的准确性，研究传动速度、腱鞘直径比、弯曲半径等对传动效率的影响。结果 腱鞘传动过程中存在显著的非线性传递现象，传动模型仿真与实验结果基本符合；传动速度、腱鞘直径比、弯曲半径均对内镜柔性器械的推力传动有较大影响，对位移传动的影响相对小一些。结论 该模型可用于内镜柔性器械中腱鞘系统推力传动的计算，提供给医生器械工作末端的力反馈，以保证器械的安全操作和提高手术效果；在内镜柔性器械的精准控制中需要综合考虑传动速度、腱鞘传动比、弯曲半径等对运动传递的影响。     

基于EEG与眼动的腹腔镜训练疲劳分析

本研究主要对比分析新手在腹腔镜训练箱和模拟器训练过程中不同疲劳水平下的训练效果。20名志愿者,随机均分成A、B组;A组使用训练箱训练,B组使用模拟器训练。首次采用脑电信号评价训练过程中的脑力疲劳,定义状态指标F量化疲劳水平;采用眼动特征和完成时间、错误数来评价训练效果。分析两组F值曲线,第1~5次训练两组斜率均为0.17;第6~15次训练斜率分别为0.114、0.078;第16~20次训练斜率分别为0.54、0.24。研究结果表明,对于A组训练者,脑力疲劳的发生更容易影响其完成时间和注视点个数;对于B组训练者更容易影响错误数、注视时间百分比和注视/眼跳百分比。相同任务下,腹腔镜训练箱相对于模拟器更易于使训练者疲劳,两种训练器都对训练效果有提升,但训练效果不随着训练次数的增加而一直在提高。当疲劳发生时,训练效果会呈下降的趋势。     

腹腔镜手术模拟训练系统的研究现状与分析

技术的革新推动了21世纪手术的发展,微创外科技术和机器人技术的发展改变了传统外科手术的方式.其中腹腔镜手术因具备手术创伤小、术后疼痛轻、住院时间短、美容效果好等特点,已在临床广泛应用.然而,由于操作者技术水平参差不齐以及学习曲线的存在,导致腹腔镜手术在开展的初期并发症发生率较高.     

三螺旋人工腱索结构的力学性能仿真验证

基于真实心脏二尖瓣腱索结构,利用仿生学类比方法提出整体三螺旋人工腱索等效替代模型,应用ABAQUS对其进行模拟拉伸测试,并与真实拉伸试验下猪心二尖瓣腱索(边缘腱索、基底腱索与支撑腱索)的力学性能进行对比分析,从而验证此等效模型的可行性与有效性。结果表明:三螺旋人工腱索结构所能承受的最大应力与实际试验中的平均最大应力一致,且相应腱索种类的拉力位移曲线与试验曲线基本相符。本研究提出的三螺旋人工腱索结构接近于真实腱索特性,可缓解二尖瓣膜上应力集中现象,为人工腱索材料的结构改进指明了新方向,同时,仿真过程对有限元模拟生物软组织拉伸性能模块提供了参考价值。     

腹腔镜手术训练器的摄像头影像滞后现象及分析

腹腔镜手术训练器的摄像头影像滞后问题会影响训练效果。该文测量了史赛克腹腔镜系统、电子咽喉镜系统以及瑞红腔镜模拟训练器200E的摄像头影像滞后时间并比较分析。史赛克电子腹腔镜系统、电子咽喉镜系统、瑞红腔镜模拟训练器200E的摄像头滞后时间均值依次为32.1 ms、68.22 ms、102.02 ms。使用不同的摄像头和摄像头监控软件时,摄像头的影像滞后时间存在显著性差异(P=0);两组受试者对影像滞后程度的评价与测量的影像滞后时间结果相符合,但评分不存在显著性差异。初步确定腹腔镜手术训练器的摄像头影像滞后时间应满足少于50 ms。     

基于腹腔镜手术训练的眼动特征研究

在腹腔镜模拟训练过程中,研究不同训练模式下被测试者的注视策略,探索腹腔镜训练的新模式。被测试者被随机分为无指导组,视频学习组和专家指导组进行左右移环任务。利用Tobii X1 Light型眼动仪调用模拟训练箱中的摄像头,采集受试者的眼动数据。通过对数据处理分析,计算注视点个数,平均注视时间,注视时间百分比,扫描距离指标。与对照组相比,视频学习和专家指导模式下,任务完成时间降低23%,扫描距离缩短25%,注视点个数减少17%,平均注视时间没有显著差异。视频组和专家指导组之间无明显差异。结果表明不同学习模式下,被测试者的注视行为有明显差异。视频学习和专家指导下效果更好,可以用专家操作时的注视点视频指导初级训练者进行训练。     

钳齿形貌对腹腔镜夹钳安全性的影响

目的:对比不同齿形腹腔镜夹钳的夹持效果,以确定其各自安全夹持组织的能力,为夹钳优化设计提供参考。方法:通过ANSYS有限元分析,对比梯形齿、钉形齿、直角楔形齿、等腰楔形齿4种齿形钳头压缩量和牵拉效果关系,并通过应变云图分析夹持能力不同的原因。以钳头夹持组织不损伤、不滑脱为判断标准,评价各齿形夹持能力。结果:直角楔形齿具有最优越的安全夹持能力,钉形齿最容易损伤组织,且其安全牵拉能力最差;梯形齿安全牵拉能力与等腰楔形齿相近,但等腰楔形齿安全压缩量更优。齿数对牵拉效果影响明显。结论:腹腔镜夹钳夹持能力取决于钳齿形貌和齿数,安全夹持性由最大应力和钳制能力共同决定。峰值应力大的齿形并不表示夹持能力强,牵拉能力应考虑钳制变形能力。     

借鉴国际经验探索中国医疗器械创新发展模式

科技创新是国家和社会发展的最根本动力,医疗科技创新更是与国计民生紧密相关的国家战略。医疗器械产业是我国的战略性新兴产业,借鉴国际经验,探索我国医疗器械科技创新和产业发展的模式问题是新时代的一项重要课题。该研究通过分析国际医疗器械产业现状,深入研究美国斯坦福大学的Biodesign医疗科技创新模式,结合目前我国医疗器械发展现状,从新的时代背景和创新创业的角度出发,探索中国医疗器械创新发展模式,希望为我国医疗科技创新创业的实践提供理论依据。     

基于磁共振图像的人体骨盆三维重建及有效性验证

目的：利用磁共振图像重建人体骨盆,并利用有限元方法验证建立该模型的有效性,为临床上不适合CT扫描的患者,提供了从MRI图像重建人体模型和骨盆生物力学研究的另一种方法。方法：采用1.5T的核磁成像仪扫描获取正常骨盆MRI图像,利用Hypermesh进行网格划分和韧带添加,采用Mimics和Geomagic对图像数据进行重建。对模型施加适当的界条件,运用有限元分析方法,分析该模型的应力应变和位移结果,同实验测量文献和CT重建的模型有限元模型结果对比。结果：骨盆上关键点的应力应变和位移数值基本吻合引用的参考文献对应点数值,趋势基本相似。坐位时,垂直加载600 N载荷于骶骨上表面,应力由骶骨经骶髂关节向下传递,经坐骨上支、到达坐骨结节;应力主要集中在坐骨大切迹和坐骨结节。站位时,垂直加载600 N载荷于骶骨上表面,应力分别经骶骨翼、骶髂关节,坐骨大切迹,弓状线,至髋臼;应力主要集中在骶髂关节和坐骨大切迹。结论：成功利用MRI建立的有限元模型,其基本可以反应骨盆的力学结构特点,准确性较高,可以作为用于研究骨盆及其植入物生物力学的基础。站立位时,骨盆的主要负重和稳定结构位于后方;坐位时,骨盆承载人体重量并在上下应力传导中起着非常重要的作用。     

波峰数目对Z型覆膜支架生物力学性能影响

目的分析Z型覆膜支架波峰数目对覆膜支架生物力学性能,尤其对径向支撑性能及柔顺性影响,为Z型覆膜支架设计以及临床选择提供理论支持。方法通过有限元方法,建立4种不同波峰数目(5、8、10、12)的Z型覆膜支架有限元模型,分别施加径向位移载荷和绕z轴40°转动变量以完成压握和弯折的模拟,并提取支架应力、径向支撑力、覆膜应变、横截面变形程度及弯矩作为评价参数。结果相比波峰数目较多的覆膜支架,压握过程中5波峰覆膜支架具有最大的径向力,提供良好的径向支性能;5波峰覆膜支架在弯折模拟中产生了68 N·mm的最小力矩及67.5%的最小弯折横截面变形程度,并且在弯曲过程中覆膜的拉伸应变较小。结论 Z型覆膜支架波峰数目对覆膜支架生物力学性能的影响显著。波峰数目相对较少的Z型覆膜支架在径向支撑性能及弯曲力矩、横截面形变程度等柔顺性评价方面表现出优势,有利于覆膜支架在血管内的固定贴合,对减少血栓和内漏等并发症具有积极意义。研究结果可以指导Z型覆膜支架优化设计及手术最优选择。