人工尿道括約肌系統(tǒng)設(shè)計與實驗研究.pdf

1、因尿道括約肌功能性障礙所引發(fā)的重度尿失禁問題，不僅給患者帶來極大的痛苦和生活障礙，還易引發(fā)泌尿系統(tǒng)感染等疾病。該病易受患者的性別與年齡影響，醫(yī)學上通常難以用手術(shù)或者藥物治愈。近年來人工尿道括約肌的提出和實現(xiàn)，為解決因尿道括約肌功能性障礙所引發(fā)的重度尿失禁問題提供了可能。目前多數(shù)人工尿道括約肌產(chǎn)品屬于國外設(shè)計研發(fā)，國內(nèi)對人工尿道括約肌方面的研究涉足較少，而且存在手動泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，加工成本高，價格昂貴，機構(gòu)不穩(wěn)定，括約肌假體容易出現(xiàn)破裂等

2、許多不足之處，因此設(shè)計出一種系統(tǒng)工作穩(wěn)定、使用壽命長久且符合人體生理要求的人工尿道括約肌成為醫(yī)工交叉的一個重要研究方向。
　　針對因尿道括約肌功能性障礙所引發(fā)的重度尿失禁問題，根據(jù)人體生理結(jié)構(gòu)特點及液壓泵工作原理，本文設(shè)計了一種人工尿道括約肌系統(tǒng)，設(shè)計了手動泵、蓄能球和括約肌假體結(jié)構(gòu)，建立了手動泵和括約肌假體的數(shù)學模型，驗證了數(shù)學模型的有效性，實驗研究了人工尿道括約肌系統(tǒng)的開啟特性和尿流率特性。主要研究內(nèi)容如下：
　　利用S

3、olidWorks軟件和ANSYS Workbench軟件建立了手動泵的三維實體模型和有限元模型，對泵囊進行了有限元非線性靜力學分析，選擇了手動泵泵囊尺寸參數(shù)。根據(jù)人體生理結(jié)構(gòu)特點和液壓傳動原理，設(shè)計了手動泵泵架結(jié)構(gòu)、泵內(nèi)單向閥和節(jié)流閥結(jié)構(gòu)。根據(jù)橡膠非線性彈性變形理論設(shè)計了蓄能球，依據(jù)人體尿道括約肌排尿機理設(shè)計了括約肌假體。
　　基于材料力學、流體力學、有限元理論與液壓傳動原理，建立了人工尿道括約肌系統(tǒng)手動泵數(shù)學模型和括約肌假體數(shù)

4、學模型。利用MATLAB軟件平臺仿真了不同參數(shù)對括約肌假體開啟時間和尿流率特性的影響，設(shè)計并搭建了模擬實驗平臺，通過實驗研究了不同參數(shù)對括約肌系統(tǒng)開啟特性的影響，實驗驗證了括約肌假體的開啟特性和尿流率數(shù)學模型有效性，通過實驗測量了括約肌假體內(nèi)壓強變化和膀胱容量變化，實驗驗證了括約肌假體的啟閉特性。
　　研究結(jié)果表明，本文設(shè)計的人工尿道括約肌系統(tǒng)原理可行，結(jié)構(gòu)合理，符合人體生理結(jié)構(gòu)特點，建立的數(shù)學模型有效。通過控制泵體內(nèi)液體容量可以