射频组织焊接技术用于结直肠吻合的探索性研究

利用射频能量焊接肠组织,研究压合压强、功率、温度参数对焊接效果的影响.利用自制的焊接器械和射频能量平台,进行焊接猪离体结直肠组织实验.实验参数为:射频频率450 kHz,输出功率恒定(50和70 W),在压合压强(l 125和2 658 kPa)下持续焊接肠组织240 s,控制焊接过程中的最高温度为(95±5)℃.实验完成后通过组织病理切片对比不同条件下肠道焊接的牢固程度、热损伤情况.结果表明:在50和70 W功率下,压合压强1125 kPa的组,焊接部位浆膜层紧紧贴合,周围组织结构保持完好；压合压强2 658 kPa的组,焊接部位浆膜层未完全融合,且周围黏膜损伤较明显.最高焊接温度控制在(95±5)℃时,功率50和70 W的组焊接效果在组织病理切片观察中无明显差异.射频能量焊接结直肠可行性良好,但压合压强过大易导致焊接部位周围组织损伤；且考虑到焊接部位周围的温度分布不均匀,不可单一用温度参数作为判断焊接效果的标准.     

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。     

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.     

微创电外科用高频电刀输出目标阻抗检测系统

目的 血管闭合微创外科手术中,需要精确控制高频能量发生器的输出功率.根据血管阻抗变化调节高频能量发生器输出功率是提高血管闭合成功率的有效手段.为实现血管闭合过程中血管阻抗的检测,需要测量输出电压和血管闭合回路中的输出电流,为此本文开发了一套基于LabVIEW的阻抗检测系统.方法 系统包括硬件隔离调理电路、基于DAQ卡和LabVIEW的数据采集与处理系统.最后利用已知阻抗的无感功率电阻验证该系统性能.结果 实验表明该检测系统可以准确地检测高频电流回路中的阻抗.结论 该阻抗检测系统可以用于微创电外科高频电刀的能量控制模块中.     

阅读辅助机器人取书装置设计

背景：康复辅具是利用辅助技术将辅助器具产品配置于残障者,最大限度实现生活自理和参与社会活动。目的：分析了国内外阅读辅助机器人的研究现状,并对该领域的一些关键技术进行探讨,并设计出了一种新型取书装置。方法：依据阅读辅助机器人的发展特点和应用背景,设计一种阅读辅助机器人的取书装置,帮助肢体残疾者从书架上获取书籍。结果与结论：基于三维设计软件UG设计了阅读辅助机器人的取书装置。通过运动仿真,功能满足拟人化,能够完成取书的动作。仿真表明该装置可靠安全,有效可行。     

机器人在微创外科手术中的应用

背景：微创外科手术机器人具有稳定性好、操作灵活、运动精准、手眼协调等特点,是微创手术未来发展的方向。目的：分析微创外科手术机器人的现状,探讨微创外科手术机器人的关键技术。方法：分别从体外手术机器人与体内手术机器人等方面,详细分析和介绍了国内外近年来的主要研究成果,并对微创外科手术机器人的力反馈、主从控制策略等关键技术进行了探讨。结果与结论：综合国内外微创外科机器人的研究情况来看,微型体内手术机器人是手术机器人领域的研究热点,特别是微型机器人的灵巧性设计、手术机器人的定位、运动规划与控制、操作力的实时测量与力反馈等关键技术。主从操控技术是手术机器人进行遥操作和微操作的关键环节。     

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。     

经鼻颅底手术器械弯曲结构的优化设计

解决目前经鼻内镜颅底手术中存在的诸多难题,设计一种新型的可弯器械,对其弯曲结构进行几何分析及有限元分析,得到最优化尺寸参数,并验证其安全性。样机模拟手术实验表明,该弯曲结构最佳尺寸参数为切槽深度1.1 mm﹑宽度0.35 mm,并选择有槽底倒角的加工方式,在最大弯曲角度下,应力及应变均在弹性形变范围内,因此在使用过程中是安全可靠的。该器械的使用,可以解决经鼻颅底手术的操作难题,提高临床手术效果。     

腹腔镜模拟训练效果的客观评价

目的目前国内尚无结合腹腔镜模拟训练者的手眼运动特征对其训练效果进行客观评价的研究。本文主要利用Micron Tracker双目视觉导航仪和眼动仪,通过分析训练者的手眼运动特征对腹腔镜模拟手术的训练效果进行评价。方法利用Micron Tracker双目视觉导航仪采集并记录器械尖端运动的三维坐标,计算器械运动的总路径长度;利用眼动仪采集并记录训练者的操作时间和眼动信息,并计算出注视率、眼跳率和眼跳幅度,来评价腹腔镜手术训练效果。结果随着操作次数的增加,训练者的熟悉程度增加。第30次训练操作与第1次训练操作相比较:操作时间减小了58.18%,呈现减小趋势,并趋于稳定;右手器械总路径长度减少了63.95%,左手器械总路径长度减少了56.28%,左手器械总路径长度小于右手器械总路径长度,且均呈减少趋势并趋于稳定;眼跳率减小了20.81%,呈现减小的趋势;眼跳幅度增大了28.39%,呈现增大趋势;而眼动注视率和注视持续时间平均值并没有显著性变化(P0.05)。结论基于手眼运动特征的参数(操作时间、左右手总路径长度、眼跳率和眼跳幅度等)可以作为腹腔镜手术技能培训效果的客观评价指标。     

微创手术机器人机械臂结构设计与工作空间分析

目的现有双平行四边形机构设计的机械臂需要串联一个伸缩自由度机构,导致机械臂体积增大,运动灵活性降低,持镜臂与持器械臂发生干涉。针对这一问题,提出一种新型机械臂结构,增强运动灵活性、减小机械臂的体积。方法采用5连杆机构、滑块与滑轨的低副机构和丝传动机构设计机械臂,实现末端执行器的伸缩运动,建立机械臂的运动学模型,以MATLAB为仿真工具验证零位关节角D-H参数的正确性,求解出机械臂的运动方程;同时运用蒙特卡洛算法,得到末端执行器的三维工作空间范围,并对3条机械臂作术前动物实验规划;最后,在猪体内进行胆囊切除等操作,验证机械臂的双5连杆2自由度设计的合理性和可操作性。结果蒙特卡洛算法在MATLAB环境下得到的工作空间范围为:-650.4 mmx649 mm,163.8 mmy1 202 mm,-254.6 mmz829.8 mm,并成功完成16例猪的胆囊切除实验,平均操作时间为51 min。结论新型设计的双5连杆2自由度机械臂在猪体内成功完成胆囊切除等操作,且猪术后无其他不良症状,机械臂之间的运动无干涉,充分验证了所提出的微创手术机器人机械臂设计方案的可行性。