软组织厚度自动测量器械的设计与实验研究

目的研究自动测量软组织厚度的关键技术,设计一种自动测量组织厚度的器械,通过实验验证其可行性及准确性。方法设计测厚实验系统,采用直流减速编码器电机实现对测量结构的反馈和控制,按照结构内部的传动关系建立主从运动量间的关系式,即电机转轴转动圈数与器械前端所夹组织厚度的关系,从而实现测厚功能。根据实验组与对照组的结果分析测试实验系统的误差与分布情况。结果 9组实验共产生27对厚度数据,其误差平均值为-0.07 mm,方差为0.03 mm2。按实验次数分组,其组内误差波动较小;按厚度值分组,其组内误差波动较大。结论采用该器械测量厚度是可行的,但还存在一定误差;实验批次决定了器械测量的初始位置,对测量结果影响较大;不同厚度值对应器械前端不同的开口角度,对测量结果影响较小。     

深静脉取栓器流体动力碎栓数值模拟

目的采用数值模拟方法分析叶轮结构参数和使用参数对流场的影响,并藉此优化取栓器的设计及使用。方法首先利用血液静置冷藏获取血栓;然后通过水击实验获取不同冲击角度下血栓破碎的临界速度及速度梯度;最后采用计算流体力学方法对旋切式取栓器流场进行数值模拟,分析叶轮转速及叶片升角对流场的影响。结果不同水击角度下血栓破碎的临界速度均在5 m/s左右,临界速度梯度均为1 m/s;流场中有效速度(大于临界速度)所占比重与叶轮转速成正相关,与叶片升角成负相关,且速度梯度与叶轮转速成正相关。结论为了优化取栓器的设计,可在保证安全的前提下采用较大的叶轮转速及较小的叶片升角。     

冠脉支架与血管耦合作用的有限元分析

目的研究支架扩张直径以及斑块硬化程度对支架与冠脉耦合扩张的影响,探究合理的支架扩张直径范围,以期对临床冠脉支架植入术提供科学的参考依据。方法首先采用三维设计软件建立支架和理想狭窄冠状动脉模型,再利用有限元分析软件,通过赋予冠脉斑块3种不同的材料属性(钙化、纤维化、脂质),参考健康冠脉内径尺寸,模拟分析支架分别扩张至冠脉直径的1.0、1.1、1.2、1.3倍时,支架和血管的应力、支架径向回弹率、冠脉最小腔径以及支架的贴壁情况。结果支架、血管壁和斑块上的最大应力、支架径向回弹率、冠脉最小腔径均随支架扩张直径增加而增加。当支架扩张至冠脉直径的1.3倍时,血管壁及钙化斑块上的最大应力已处于或超出极限应力范围;当支架扩张至冠脉直径的1.0倍时,支架卸载回弹后会出现明显的贴壁不良。相比其他两种斑块,钙化斑块导致更高的血管应力和更小的血管腔径增长。结论冠脉支架扩张比例范围在1.1~1.2倍较为合理;其中,含钙化斑块的冠脉,应将支架扩张比例控制在1.1倍更为合理。研究结果可为冠脉支架植入术中支架扩张直径的选择提供参考依据。     

新型可降解肠道吻合支架的建模仿真与实验研究

目的 设计一款新型可降解肠道吻合支架,探究肠道组织在加压吻合时施压距离与吻合口生物力学性能之间的关系,为肠道组织的加压吻合提供新思路与方法。方法 设计一款用于肠道组织的加压吻合支架,建立肠道组织加压吻合的有限元模型,并探究支架施压面距离（2、1.6、1.2、0.8 mm）与组织应力之间的关系;通过撕脱力与爆破压测试,分析肠道组织在不同施压距离下的吻合效果。结果 当施压距离为1.2 mm时,肠道吻合口的生物力学性能最佳,其最大抗拉强度达到0.77 MPa;组织的撕脱力和爆破压分别为(25.80±1.82) N和(12.30±0.26) kPa;当组织被压缩至原有厚度的60%时,肠道吻合效果最好。结论 本文设计的可降解肠道支架可成功实现对肠道组织的加压吻合,为新型可降解加压吻合器械的开发和应用提供理论参考。     

多用途腹腔镜手术训练器的设计

目的设计一种帮助医生掌握腹腔镜手术技能的训练器。方法以人因工程原则为基础,测量30个成年人腹部表面的尺寸,并结合气腹条件下人体腹壁的扩张程度,确定训练器的尺寸和轮廓。依照手术中最佳的操作角、方位角和仰角的度数确定穿刺孔的位置。采用小型摄像头和LED灯带模拟腹腔镜摄像头和光源。依照McGill腹腔镜技能训练的标准和腹腔镜手术基本技能设计训练模块。最后,应用Autodesk Inventor软件完成三维设计与装配,应用数控技术和快速成型技术完成样机的加工制造。结果设计了一种多用途腹腔镜手术训练器,其尺寸为300mm×350mm×150mm,主要由箱体、底板、摄像系统、抽屉系统、灯带以及7个任务模块组成。结论本研究设计的训练器符合人因工程学的设计,使用方便;既能提供传统腹腔镜手术训练,也适用于单孔手术练习。     

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。     

冠状动脉开口病变治疗中支架精确定位技术研究进展

对于冠状动脉开口病变,支架的精确定位可有效提高介入治疗的效果.本文重点介绍了现有的几种支架精确定位的技术和相关的辅助器械,其中包括支架draw-back技术,Szabo或＂尾丝＂技术,使用镍钛记忆合金的Ostial Pro支架定位系统.本文阐明了支架植入时精确定位的关键技术要求,介绍了上述3种支架定位技术在国内外的临床使用情况.本文最后介绍了建立在Ostial Pro支架定位系统基础上,作者设计的一种镍钛合金丝一体成型的支架精确定位系统,希望提高支架定位装置的安全性和可操控性.     

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。     

单孔腹腔镜手术器械研究的最新进展

背景：单孔腹腔镜外科手术因其创伤小、术后疼痛轻、住院时间短、美容效果好等特点,成为当今医学科技最前沿的发展方向。但是目前单孔腹腔镜手术器械较少且存在不足,不能满足微创外科的要求。 目的：确认单孔腹腔镜手术的可行性,总结分析现存的几种单孔腹腔镜手术操作平台及多自由度器械,以期对单孔腹腔镜手术器械进行优化、改进,提高其应用能力。 方法：利用计算机检索万方数据库、清华同方数据库、维普数据库、Springer Link全文电子期刊、IEEE数据库、Elsevier数据库、国家知识产权局专利、美国专利、欧洲专利,检索英文关键词为“single-port access,laparoscopic surgery,minimally invasive surgery,ports,multi-degree-of-freedom instruments”,中文关键词为“单孔入路,腹腔镜外科,微创外科,平台,多自由度器械”,主要筛选出近10年内最具代表性的文献资料。经查阅、整理出35篇可支持本综述的文献。 结果与结论：单孔腹腔镜技术已成为现在微创外科的主流;现存的平台都已将多孔集中为单孔,达到对患者创伤更小的目的,但仍需在放置稳定性、经济性、功能整合等方面改进;现存的多自由度器械已通过增加关节的方式实现了多自由度运动,但过于复杂的传动机构、不甚便捷的控制系统以及过高的经济成本仍阻碍微创外科技术进一步的发展。     

靶向药物洗脱支架扩张过程力学性能研究

目的:药物洗脱支架(DES)的出现,在心血管狭窄治疗领域具有里程碑意义。DES扩张过程的力学性能对冠状动脉支架植入术的成功有着重要影响。球囊扩张冠脉支架的完整变形过程包括支架装配时往球囊上的压握过程、支架在球囊作用下的扩张过程、以及球囊撤出后支架受血管壁的周期性压缩过程3个阶段。研究两种不同结构的药物洗脱支架(DES)扩张过程的力学性能,以期对DES结构设计提供科学的指导。方法:采用Solidworks软件建立2种不同结构的支架模型(根据外表面刻槽与否分别称为II型支架和I型支架);使用Hypermesh软件对建立的几何模型进行六面体网格划分,并对网格进行优化;使用Abaqus有限元分析软件,对两种支架扩张过程中重要的力学性能指标进行了分析。结果:相对于I型支架,II型支架在减少载药量的同时,其径向回弹率、轴向回弹率、扩张不均匀性等力学性能并未降低。与II型支架相比,I型支架不仅在支撑体上存在面积更大的高应力区域,而且其最大应力值(585.5 Mpa)也要高于II型支架(446.2 Mpa)。结论:相对于传统药物洗脱支架,靶向药物洗脱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。