三種典型生物軟組織切割特性研究.pdf

1、隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們更加關(guān)注自身的健康問題，對生活品質(zhì)和醫(yī)療條件的要求越來越高，對外科手術(shù)也提出了更高的要求。微創(chuàng)手術(shù)以創(chuàng)傷小、疼痛輕、失血少、手術(shù)感染風(fēng)險低、術(shù)后恢復(fù)時間短等優(yōu)點成為外科手術(shù)追求的目標(biāo)。由于外科手術(shù)虛擬系統(tǒng)可以提供一個逼真的虛擬外科手術(shù)環(huán)境，能夠應(yīng)用于對醫(yī)生操作技能的培訓(xùn)以及外科手術(shù)規(guī)劃，減少或避免在真實手術(shù)中對患者造成傷害的風(fēng)險，目前已成為外科領(lǐng)域的研究熱點。然而，微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)和虛擬外科手

2、術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展需要對生物軟組織力學(xué)性能和切割機理進(jìn)行全面深入的研究。
　　近十多年來，已有學(xué)者針對生物軟組織切割機理進(jìn)行了大量的研究，然而，這些研究主要是對生物軟組織整體切割特性的研究。而大部分生物軟組織主要是由膠原體、彈性體和平滑肌構(gòu)成。這三種生物軟組織成分的含量和結(jié)構(gòu)差異使得不同生物軟組織所表現(xiàn)出的力學(xué)性能和切割特性也會明顯不同。本課題選取膠原體含量高的肌腱、彈性體含量較高的動脈管和平滑肌含量較高的胃肌層為對象，開展了切割實驗，

3、并分析了三種生物軟組織成分對切割特性的影響。主要研究工作包括：
　?。?）對三種典型生物軟組織的組織成分含量和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，開展單軸拉伸實驗，比較了三種典型生物軟組織的力學(xué)性能差異，并分析了三種組織成分對其力學(xué)性能的影響。
　?。?）自行搭建了一臺生物軟組織切割實驗裝置，在該切割裝置上開展了三種典型生物軟組織切割實驗，從切割力、組織變形、斷裂韌性、局部剛度等角度對三種典型生物軟組織切割特性進(jìn)行了比較，并分析了軟組織成分對切割

4、特性的影響：膠原纖維對軟組織切割力的影響較大，彈性纖維則主要影響軟組織的切割變形，而平滑肌則對切割特性影響相對較小。
　?。?）通過對三種典型生物軟組織切割過程分析，并結(jié)合能量平衡方程，建立了生物軟組織切割力模型，該模型能夠很好地擬合三種典型生物軟組織的切割力曲線。同時，通過分析三種組織成分對切割力模型的影響，表明該模型適合所有由膠原體、彈性體、平滑肌構(gòu)成的生物軟組織，只是不同生物軟組織由于組織成分的差異而使得模型的系數(shù)有所不同。